Odkrywkowa kopalnia węgla
wyłączenie dużych obszarów z rolniczego i leśnego użytkowania.
niszczona jest pokrywa glebowa w obrębie wyrobiska, zwałowiska zewnętrznego i obiektów pomocniczych.
zmniejszenie produktywności użytków rolnych lub ich całkowite zniszczenie
niszczenie flory i fauny
zmienia się rzeźba terenu - powstają nowe zagłębienia i wzniesienia, oraz rowy ziemne, betonowe i korytkowe służące do odprowadzania wody.
poważne zmiany w hydrosferze: złoża są odwadniane. Podstawowym systemem odwadniania KWB Bełchatów jest odwodnienie wgłębne, drugim sposobem jest tzw. odwodnienie powierzchniowe, zachodzi też konieczność odprowadzenia wód z opadów atmosferycznych i wód resztkowych wypływających z naciętych warstw górotworu. Często jest to woda zanieczyszczona piaskiem i pyłem.
zmianie uległy sieć komunikacyjna i energetyczna
zmieniły się warunki osadnictwa; wielu mieszkańców zostało przesiedlonych
przekształcenie lokalnych warunków klimatycznych przez modyfikację rozkładu temperatur powietrza, ciśnienia i opadów
na skutek ograniczenia podsiąka kapilarnego złóż torfowych rozpoczął się nieodwracalny proces wysychania torfu
w wyniku odwodnienia podłoża powstał rozległy lej depresji, co doprowadziło do obniżenia poziomu wód gruntowych, a to do wysuszenia studni gospodarskich i ujęć komunalnych
zmiana jakości wód podziemnych i powierzchniowych (zrzuty wód kopalnianych),zanieczyszczenie wód
wymywanie z hałd i składowisk substancji mineralnych (Cl, SO4, związki Al, Fe, metale ciężkie)
na niezagospodarowanych hałdach bardzo dużo związków chemicznych i następuje zjawisko samozapłonu np. wewnątrz hałdy (gdy na takiej hałdzie jest poprowadzona droga to nastepuje topienie asfaltu)
Górnictwo głębinowe powoduje dodatkowo uszkodzenia konstrukcji budynków, pęknięcia ścian. Inny rodz. górnictwa to otworowe np. wydobywanie siarki( wtłaczanie wody i wypłukiwanie surowca). Powoduje to zawalenia na tych terenach, a gdy woda nie jest odprowadzana to tworzy się kwas siarkowy.
Rekultywacja terenów poeksploatacyjnych:
właściwe ukształtowanie zwałowiska
budowa dróg, połączeń z terenami przyległymi
odtwarzanie gleby i tworzenie siedlisk dla gatunków roślinnych
wprowadzanie gatunków drzew
budowa wodociągów
ochrona wód przez odprowadzanie ścieków do oczyszczalni, pobieranie wody na potrzeby własne kopalni z odwodnienia wgłębnego
tworzenie zaplecza rekreacyjnego np. stok narciarski na górze Kamieńsk, dom wypoczynkowy.
HUTNICTWO
Huta im. Tadeusza Sendzimira - druga pod względem wielkości produkcji huta w Polsce. 1953 rozpoczęła działalność. (Sendzimir- inżynier, absolwent Politechniki Lwowskiej, ekspert światowy w hutnictwie, w czasie „zimnej wojny” załatwił walcownię swojego projektu dla Polski, opracował 73 patenty, oryginalna linię produkcyjną do walcowania cienkiej blachy na zimno) Huta emituje bardzo dużą ilość zanieczyszczeń( najwięcej w Małopolsce, Krakowie). Powoduje: zanieczyszczenia pyłowo-gazowe, emituje dwutlenek siarki i produkty jego utleniania (wymywane z atmosfery tworzą kwaśne deszcze), tlenek azotu (drażni drogi oddechowe, obniża odporność organizmu, po połączeniu z gazowymi węglowodorami tworzą smog), odprowadzanie nieczyszczonych ścieków sanitarnych, składowanie odpadów przemysłowych( żużle z procesów wytapiania, odpady z wzbogaconych rud metali nieżelaznych, popioły lotne z węgla). Działania proekologiczne: modernizacja hali lewniczej, filtrów, odsiarczanie surówki płynnej, uszczelnianie baterii koksowniczych, oczyszczalnie ścieków( dopiero w 1985 i 86), ograniczono pobór wody z Wisły, bo wprowadzono obiegi zamknięte.
Ozon w powietrzu jest składnikiem aromatyzującym, a jego śladowe ilości w powietrzu dają odczucie orzeźwienia. Ozon zawarty w małych ilościach w powietrzu nie wywiera istotnego działania biologicznego, ale przy większych stężeniach drażni błony śluzowe oskrzeli, po pewnym czasie działania usposabia do chorób infekcyjnych płuc, lecz niewielka jego ilość w powietrzu atmosferycznym korzystnie wpływa na organizm człowieka, absorbuje najkrótsze, szkodliwe dla organizmu promieniowanie nadfioletowe oraz częściowo również podczerwone, wykazuje też niewielkie właściwości bakteriobójcze. W powietrzu atmosferycznym, w niewielkich ilościach, znajduje się również jod. W okolicach nadmorskich zawartość jodu w powietrzu może być wielokrotnie większa. Pochodzi on z parowania wody, a głównie z gnicia wodorostów morskich. Znaczna zawartość jodu, w aerozolu jest również wokół tężni w Ciechocinku i Inowrocławiu. Jod ma ogromne znaczenie dla organizmu człowieka, jest on bowiem .niezbędny w produkcji hormonów tarczycowych. W okresach zimowych zapotrzebowanie na jod jest większe.
1) Dwutlenek siarki (SO2) atakuje najczęściej drogi oddechowe i struny głosowe. Po wniknięciu w ściany dróg oddechowych przenika do krwi i dalej do całego organizmu; kumuluje się w ściankach tchawicy i oskrzelach oraz w wątrobie, śledzionie, mózgu i węzłach chłonnych. Duże stężenie SO2 w powietrzu może również prowadzić do zmian w rogówce oka
2) Tlenek węgla (CO) powstaje w wyniku niezupełnego spalania węgla. Jest niezwykle groźny, silnie toksyczny. Powoduje ciężkie zatrucia (zaczadzenie), a nawet śmierć organizmu
3) Tlenek azotu (NO) ma działania toksyczne. Obniża odporność organizmu na infekcje bakteryjne, działa drażniąco na oczy i drogi oddechowe, jest przyczyną zaburzeń w oddychaniu, powoduje choroby alergiczne (m.in. astmę). Tlenki azotu (NOX) są prekursorami powstających w glebie związków rakotwórczych i mutagennych. W połączeniu z gazowymi węglowodorami tworzą w określonych warunkach atmosferycznych zjawisko smogu, znanego z Los Angeles, Londynu i Meksyku. Tlenki azotu, po utlenieniu w obecności pary wodnej, mają również udział w tworzeniu kwaśnych deszczów i ich niszczącym działaniu
4) Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) powodują ostre i przewlekłe zatrucia. W grupie węglowodorów aromatycznych duże zagrożenie stanowi benzopiren, ze względu na właściwości rakotwórcze
5) Metale ciężkie odkładają się w szpiku kostnym, śledzionie i nerkach, uszkadzają układ nerwowy. powodują anemię, zaburzenia snu, agresywność, mogą wywoływać zmian nowotworowe
6) Pyły powodują podrażnienia naskórka i śluzówki. Niebezpieczne są pyty najdrobniejsze o wielkości cząstki do 5 mm, które z łatwością przenikają do organizmu wywołując jego zatrucie, zapalenia górnych dróg oddechowych, pylicę, nowotwory płuc, choroby alergiczne i astmę
Zanieczyszczenia i zniszczenia w środowisku powstające pod wpływem działalności człowieka są rozmaite i zależą od charakteru tej działalności. Stają się szkodliwe lub groźne, jeśli środowisko nie jest w stanie samo sobie z nimi poradzić. Z punktu widzenia przestrzennego można wyróżnić:
zanieczyszczenia lokalne - związane np. z górnictwem,
zanieczyszczenia regionalne (lub krajowe) - zanieczyszczenia powietrza i wody,
zanieczyszczenia globalne (ogólnoświatowe) - np. nagromadzenie się w atmosferze dwutlenku węgla lub efekt cieplarniany.
Ingerencja człowieka kształtuje się odmiennie w zależności od typu środowiska. Tutaj można wyróżnić trzy typy tego środowiska:
Miasta i ośrodki przemysłowe oraz pasma infrastruktury technicznej - tutaj występują największe zanieczyszczenia i zniszczenia, głównie z uwagi na duże skupiska ludności i wybitnie silne inwestowanie w gospodarkę miejsko-przemysłową.
Obszary rolne, leśne i rekreacyjne - dochodzi tutaj do mniejszej degradacji środowiska, jednak z uwagi na planową gospodarkę reprodukcyjną, problemy zaczynają się w momencie chemizacji rolnictwa i sposobów rozwiązywania problemów z usuwaniem odpadów pohodowlanych.
Obszary niezamieszkałe i rzadko odwiedzane przez człowieka - są to obszary często chronione prawem lub takie, w których zachowała się najmniej zmieniona przyroda.
W środowisku miejsko-przemysłowym występują zanieczyszczenia powietrza i wody, zniekształcenia rzeźby, dewastacja gleby i roślinności, hałas, wibracja, promieniowanie elektromagnetyczne, śmieci i ścieki komunalne, uciążliwe wyziewy, odpady poprodukcyjne. Są one szczególnie intensywne w centralnych obszarach aglomeracji oraz w dzielnicach przemysłowych i górniczych.Badania wykazały, że hałas o natężeniu 30 dB wywołuje reakcję psychofizjologiczną, 65 dB - reakcję układu wegetatywnego, 90 dB - osłabienie i ubytek słuchu, a 120 dB - mechaniczne uszkodzenie słuchu. Źródłem hałasu są fabryki, ruch uliczny, roboty drogowe i budowlane, a także urządzenia stosowane w gospodarstwach domowych (muzyka mechaniczne, radio, telewizja).
Transport jest obecny w naszym życiu praktycznie wszędzie.
Przemieszczanie się ludzi oraz przewozy ładunków stały się atrybutem współczesnej cywilizacji.
Ludzie dążą do coraz szybszego, bardziej komfortowego i powszechniejszego przemieszczania się.
Zanieczyszczenie ze źródeł transportowych składa się głównie z emisji gazów poprzez systemy wydechowe samochodów, pociągów, statków i samolotów. Gazy te, przemieszczają się drogą powietrzną i zawierają 15 000 związków chemicznych, ale tylko kilkanaście z nich podlega kontroli jako substancje wskaźnikowe.
Są to między innymi: tlenki azotu, dwutlenek siarki, toksyczne, lotne związki organiczne, metale ciężkie i dwutlenek węgla. Dodatkowo pojazdy samochodowe są największym emitorem toksycznych związków chemicznych nie podlegających regulacji prawnej, takich jak: butadien, benzen i inne, groźne substancje związane z pyłami.
Dominującą rolę w zanieczyszczaniu środowiska odgrywa jednak transport kołowy indywidualny. Co więcej, towarzysząca mu infrastruktura zajmuje coraz to większe obszary terenów leśnych i rolnych.
Udział pojazdów samochodowych w globalnej emisji CO2 na świecie wynosi 20 - 25%, który obok ozonu, CO i metanu stanowi główną przyczynę zmian klimatycznych. Gdy uwzględni się produkcję pojazdów, budowę i utrzymanie dróg - udział samochodu w światowej emisji dwutlenku węgla szacuje się na 37%.
Spaliny będące najbardziej szkodliwe dla ludzi i środowiska są bezpośrednim produktem ubocznym użytkowania samochodów. Według badań są one przyczyną zgonów w liczbie wyraźnie przekraczającą liczbę ofiar wypadków drogowych oraz chorób układu oddechowego u dorosłych i u dzieci.
Tragiczny obraz sytuacji kreślą raporty EKG/WHO . Aż 40 000 - 130 000 ludzi traci przedwcześnie życie w Europie z powodu zanieczyszczenia środowiska przez samochody. Około 40 mln ludzi w 115 największych miastach UE oddycha powietrzem nie spełniającym dopuszczalnych norm WHO.
W Polsce na hałas o średnim poziomie większym od 60dB jest narażona ludność zamieszkująca co najmniej 20% powierzchni kraju. Ogółem ludność kraju zagrożoną hałasem o ponad normatywnym poziomie szacuje się na około 33%, z czego 25% dotyczy zagrożenia w środowisku zewnętrznym i jest spowodowane przede wszystkim przez samochody.
W największych miastach w Polsce o zaludnieniu przekraczającym 500 000 mieszkańców: Warszawie, Łodzi, Krakowie liczba pojazdów na 1000 mieszkańców osiągnęła wielkość ponad 500. Za tempem przyrostu liczby samochodów nie nadąża rozbudowa sieci ulic. Brak jest również odpowiedniej organizacji ruchu. Czynniki te powodują tworzenie się korków ulicznych i w efekcie wzrost emisji tlenku węgla, tlenków azotu, węglowodorów, związków ołowiu i sadzy. W obecności tlenków azotu i węglowodorów, pod wpływem promieniowania słonecznego powstają zanieczyszczenia wtórne o silnie utleniających właściwościach - ozon. W okresie letnim, przy utrzymującej się przez kilka dni wysokiej temperaturze powietrza i dużym nasłonecznieniu, stężenia ozonu mogą osiągnąć wartości charakterystyczne dla smogu letniego, występującego w czasie zalegającej w miastach mgły. W 1952 podczas takiej mgły utrzymującej się przez cztery dni, zmarło w Londynie 4000 ludzi!!!
Spaliny samochodowe są dużo bardziej szkodliwe dla ludzi niż zanieczyszczenia pochodzące z przemysłu, jako że zanieczyszczenia motoryzacyjne rozprzestrzeniają się w dużych stężeniach na niskich wysokościach w bezpośrednim sąsiedztwie ludzi. W tunelach, wielopoziomowych parkingach samochodowych, okolicach stacji benzynowych stężenie zanieczyszczeń jest niekiedy od 4 do 40 razy wyższe niż średnia dla całego obszaru miejskiego.
Smog typu zimowego (londyńskiego)
Występuje w okresie zimowym przy temperaturze od -3 do +5°C. Spowodowany jest głównie zanieczyszczeniem powietrza wskutek emisji dwutlenku siarki i pyłów pochodzących ze spalania węgla i produktów naftowych. Co prawda spalanie węgla jest główną przyczyną powstawania tego typu smogu, jednak emisja spalin z transportu również przyczynia się do powstawania tego zjawiska. Zanieczyszczenia w połączeniu z mgłą powodują powstawanie kropelek kwasu siarkowego zawieszonych w powietrzu. Smog londyński powoduje ograniczenie widoczności nawet do kilkudziesięciu metrów, działa korozyjnie na budynki, jest szkodliwy dla roślin. U człowieka wywołuje duszności, podrażnia oczy i skórę, zaburza pracę układu krążenia.
Smog typu letniego (fotochemiczny)
Pojawia się zazwyczaj w miesiącach letnich, przy temperaturze powyżej +26°C. Powstaje w troposferze, najniższej warstwie atmosfery, w momencie wystąpienia w niej bardzo wysokich stężeń ozonu, tlenku węgla, dwutlenku siarki, tlenków azotu, a także drobnych pyłów. Pod wpływem nasłonecznienia niektóre zanieczyszczenia powietrza poddają się reakcjom fotochemicznym tworząc toksyczne związki wywołujące nowotwory i mutacje genetyczne. Formuje się na obszarach zurbanizowanych, gęsto zaludnionych. Stężenia zanieczyszczeń w smogu fotochemicznym są zazwyczaj bardzo wysokie i przekraczają wielokrotnie normy jakości powietrza zalecane przez WHO.
Środki transportu drogowego są odpowiedzialne za następujący procent ogólnej emisji szkodliwych substancji do środowiska:
- 63% tlenków azotu
- 50% substancji chemicznych pochodzenia organicznego
- 80% tlenku węgla
- 10-25% pyłów zawieszonych w powietrzu
- 6,5% dwutlenku siarki
Samochody pasażerskie są coraz sprawniejsze. Powoduje to zmniejszenie poziomu emisji CO2 dla pojedynczych samochodów. Jednakże zwiększenie natężenia transportu wyrównało, a nawet przeważyło te osiągnięcia. Wynikiem tego jest ogólne zwiększenie o około 20 % emisji CO2 przez środki transportu drogowego.
Należy także pamiętać, że samochód zużywa olbrzymią ilość tlenu do procesów spalania zachodzących w silniku równą ilości tlenu jaka w ciągu godziny starczyłaby do oddychania dla 800 osób
Obecnie ponad 7% światowej populacji posiada samochody, która to część zużywa aż 40% światowych zasobów ropy naftowej. Konieczne jest zatem ograniczenie zużycia tej energii gdyż jest to jeden z głównych sposobów przeciwdziałaniu problemowi efektu cieplarnianego i skażeniom, a z drugiej strony spowolnieniu procesu wyczerpywania się światowych naturalnych zasobów ropy. Przewiduje się, że jej zasoby przy obecnym poziomie konsumpcji wyczerpią się już około roku 2050.
W celu zmniejszenia szkód spowodowanych negatywnym wpływem transportu na środowisko coraz częsciej rozważa się stosowanie tzw. paliw alternatywnych. Dzięki używaniu biopaliw można oczekiwać następujących efektów:
1. zmniejszenia emisji dwutlenku węgla o
· 80% w przypadku stosowania etanolu,
· 95% w przypadku stosowania biogazu
· 0-20% w przypadku stosowania paliwa gazowego LPG
· 0-20% w przypadku stosowania gazu naturalnego
· 60% w przypadku stosowania biodiesla
2. zmniejszenie emisji tlenków azotu o
· 50% w przypadku stosowania etanolu,
· 75% w przypadku stosowania biogazu
· 75% w przypadku stosowania paliwa gazowego LPG
· 45% w przypadku stosowania gazu naturalnego
· 0% w przypadku stosowania biodiesla (emisje tlenków azotu i pyłów są większe niż oleju tradycyjnego napędowego)
3. zmniejszenie poziomu hałasu o
· 0 dBA w przypadku stosowania etanolu,
· 10-13 dBA w przypadku stosowania biogazu
· 10-13 dBA w przypadku stosowania paliwa gazowego LPG
· 10-13 dBA w przypadku stosowania gazu naturalnego
· 0 dBA w przypadku stosowania biodiesla
· zmniejszenie hałasu za pomocą ekranów akustycznych
Paliwa alternatywne nie są obecnie w stanie konkurować z paliwami tradycyjnymi. Produkcja biopaliw jest wciąż droższa niż import ropy i będzie to trwało tak długo, jak długo ceny paliw nie będą odzwierciedlać rzeczywistych kosztów ekologicznych związanych m. i. z przywróceniem środowiska naturalnego do stanu „normalności” ekologicznej.
W krajach UE transport jest odpowiedzialny za 24% emisji dwutlenku węgla i wciąż wzrasta, z czego na transport drogowy przypada aż 84%. Wg Instytutu Transportu Samochodowego polskie samochody osobowe emitują bardzo duże ilości trucizn:
Każda ilość ograniczenia spalin, co jest równoznaczne z ograniczeniem ruchu samochodowego i zastąpieniem go przez ruch rowerowy, ma swoje znaczenie.
30% podróży samochodowych w UE nie przekracza 3 km a 50% - 5 km. W Krakowie samochody osobowe wykonują 770 mln pojazdokilometrów rocznie. Przyjmijmy, że tylko 30% podróży samochodowych a więc tych do 3 km uda się zastąpić rowerem. W przypadku Krakowa oznacza to, że rower może przejąć co najmniej 231 mln pojazdokilometrów rocznie. Tym samym środowisko Krakowa będzie mniej zatrute o następujące wielkości składników spalin:
Polityka transportowa powinna skupić się na lepszym wykorzystaniu samochodu osobowego, także w sensie jego liczby miejsc. W podobny sposób powinny być użytkowane samochody ciężarowe i dostawcze. W transporcie zbiorowym maksymalne wykorzystanie pojazdów powinno wyrażać się w zmieniających się w czasie i miejscu wielkości, ilości i częstotliwości pojazdów, oraz pełnego wykorzystania pojemności pojazdu bez pogorszenia komfortu podróżowania.
Warto także wspomnieć o problemie jakim jest budowa autostrad, podczas której na skutek uszczelnienia i szybkiego odprowadzenia wód opadowych, zdecydowanie pogorszy się i tak małą retencję. Wybudowanie 1 km autostrady wiążę się z pokryciem nawierzchnią około 2 ha terenu. Oznacza to w skali rocznej zmniejszenia zasilania wód gruntowych o 4000 m3/km wody, a jednocześnie niesie ryzyko zwiększenia fali powodziowej.
Transport lotniczy w znacznym stopniu przyczynia się do efektu cieplarnianego i do zanikania powłoki ozonowej. Jakkolwiek wpływ ten nie jest bezpośrednio odczuwany przez nas, to jednak zanieczyszczenie mające miejsce na dużych wysokościach niezmiernie pogarsza globalny stan środowiska. Dzieje się tak, ponieważ zanieczyszczenia lotnicze wydzielane na wysokości kilku tysięcy metrów pozostają w stratosferze przez dłuższy czas i niosą za sobą tym groźniejsze konsekwencje dla środowiska. O tym jak wielkie ilości szkodliwych substancji dostają się do atmosfery świadczy ilość paliwa spalanego przez samolot podczas jednej godziny lotu np:
Boeing 737 - 5 ton
Boeing 767 - 6 ton
ATR 72 - 0,4 tony
Są to liczby ogromne, biorąc pod uwagę, jak wiele samolotów każdego dnia lata nad ziemią.
Szkodliwy wpływ transportu lotniczego widzimy również na ziemi. W okolicach dużych lotnisk niemożliwa jest budowa budynków mieszkalnych. Hałas jest zbyt uciążliwy. Wielkie płyty lotnisk i budynki je obsługujące zajmują dziesiątki hektarów powierzchni. Prowadzi to do degradacji środowiska na olbrzymich obszarach.
Międzynarodowe normy emisyjne dla samolotów, istniejące już od wielu lat, zostały zaostrzone w latach 90-tych XX w. Jednakże normy te uwzględniają jedynie emisje na terenach lotnisk i w ich okolicach, natomiast emisje w czasie przelotu, które przyczyniają się od globalnego ocieplenia, nie są brane pod uwagę. Podobnie jak międzynarodowy transport morski, lotnictwo nie zostało objęte postanowieniami Protokołu z Kioto.
Wstęp:
Wpływ rolnictwa na zasoby naturalne i zdrowie człowieka
Rezultatem rozwoju ludzkości jest stworzenie i ukształtowanie miejsc i sposobów produkcji środków spożywczych. Jednak gleba użytkowana w rolnictwie jest zasobem naturalnym, który wymaga szczególnie wielkiej troski w celu utrzymania jej jakości produkcyjnej na długie lata.
Współczesne rolnictwo to technologiczny megasystem, który jest coraz bardziej podatny na niebezpieczeństwa mają swe źródło w stosowanej technologii. Powstające problemy wywodzą się głównie z wyczerpywania się zasobów naturalnych, zanieczyszczenia oraz degradacji środowiska, jak również z produkcji wyrobów, które nie zabezpieczają zdrowia ludzi. Zanieczyszczenia gleb, degradacja żyzności gleb, przebudowa krajobrazu rolniczego, redukcja bioróżnorodności oraz obecność substancji toksycznych w produktach spożywczych to współczesna, codzienna rzeczywistość.
3.1. Gleba
Gleba jest często uważna za nieaktywną część, podtrzymującą ludzką aktywność. Jednak jest ona dynamicznym, żywym systemem, w którym zachodzą ważne procesy bio-geo-
chemiczne. Przebieg procesów formowania gleby jest tak wolny, że możne przyjąć glebę jako nieodnawialny zasób naturalny.
Intensyfikacja rolnictwa, mająca na celu podniesienie wydajności, popycha rolników zajmujących się uprawą do częstego używania a nawet nadużywania środków produkcji, takich, jak maszyny rolnicze, nawadnianie, stosowanie chemikaliów rolniczych itd. Podstawowym problemem degradacji gleby jest ugniatanie gleby oraz zniszczenie jej struktury, obniżanie żyzności, wzrost zawartości soli i kwasów, zanieczyszczenie chemikaliami, pestycydami oraz erozja.
3.1.1. Wpływ uprawy mechanicznej
Uprawa gleby czasami ma na celu poprawienie jej struktury, jednak wielokrotnie w zamian za to powodowane są wstępne warunki zmierzające do jej degradacji. Import na pola dużych, ciężkich specjalistycznych maszyn rolniczych, głównie dla potrzeb uprawy ornej, daje w rezultacie degradację struktury gleby, powodowaną ugniataniem. Stosowaniu tych maszyn towarzyszy czasem tworzenie się pod ziemią nieprzepuszczalnej warstwy gleby, czego konsekwencją jest ograniczone napowietrzanie, przepuszczanie wody i filtracja gleby na poziomie wzrostu korzeni roślin
3.1.2. Wpływ nawadniania
Ciągłe powiększanie się terenów nawadnianych sztucznie oraz duże uzależnienie upraw od dostępności wody zużywają jej zapasy. Rezultatem tych praktyk jest obniżanie się poziomów wód gruntowych o około 0,5 do 1 metra rocznie
Nawet najłagodniejsze formy nawadniania takie jak podlewanie metodą kropelkową, wywołują często problemy związane z zasoleniem gleby w czasie aplikacji, ponieważ w tym systemie sole obecne w wodzie są zagęszczone i przeważają te znajdujące się w glebie, szczególnie dookoła korzeni roślin.
Zużywanie ogromnych ilości wody na terenach objętych uprawa rolną wywołuje skutki wpływające na strukturę gleby. Gruzełki (drobnoziarniste elementy) gleby są wmywane głęboko w grunt i tworzą nieprzenikalna warstwę, która w konsekwencji zatrzymuje rozwój korzeni roślin, ograniczając ich penetrację. Jednocześnie właściwości przepuszczalności gleby zostają ograniczone, co powoduje osłabienie odnawiania wód podziemnych obniżając dostępną dla roślin wilgotną glebę w następnym okresie wegetacyjnym.
3.1.3. Wpływ nawożenia
Nawozy sztuczne stanowią jeden z podstawowych czynników wzrostu plonów. Ciągła i wzrastająca wydajność oraz stosowanie nawozów sztucznych powodują obniżanie urodzajności i trwałości struktury gleby, jak również możliwość skażenia. Pośród stosowanych nawozów chemicznych najczęściej używane są saletry azotowe, sodowe i siarkowe oraz mocznik, a spośród fosforowych zawierające nadfosforany.
Stosowanie nawozów zawierających w składzie formy amonowe (saletra siarkowa i azotowa) w wysokich stężeniach przez wiele lat może powodować wiele poważnych problemów związanych z zakwaszaniem gleby.
Nawozy sztuczne nie są czystą mieszanką związków, ale mogą zawierać śladowe ilości substancji toksycznych, zazwyczaj różnego rodzaju metale, które są trudne do usunięcia z gleby. Barrows (1966) twierdzi, że dodatek nawozów fosforowych powoduje wzrost
zagrożenia „zatruwaniem” terenów uprawowych. Są to cząsteczki o bardzo niskiej ruchliwości, przez co koncentrują się w powierzchniowej warstwie gleby, gdzie rozwijają się
korzenie roślin. Tak, więc mogą wpływać na powstawanie wielu problemów w produkcji roślinnej, które przejawiają się wystąpieniem objawów toksycznych (tj. chlorozy, plamy nekrotyczne na liściach) obniżających jakość produkowanych artykułów (zmiany w cechach organoleptycznych tj. wygląd, smak i zapach) oraz obniżenie produkcji (Macrides, 1989).
Gleba, która została skażona przez toksyczne związki nieorganiczne zostaje wykluczona z produkcji, często dotowana wsparciem finansowym dla właścicieli, aby uniknąć niebezpieczeństwa przeniesienia poprzez łańcuch pokarmowy elementów toksycznych do żywności dla ludzi. Wykluczenie gleb skażonych z uprawy rolniczej jest uważana za najbezpieczniejsze rozwiązanie zabezpieczające konsumentów, a jednocześnie pozwala na restaurowanie gruntów. Jednak renowacja skażonej gleby jest trudna, ponieważ metale ciężkie łączą się z koloidami glebowymi i stają się trudne do wypłukania (Furrer, 1983). Oszacowano, że ponad 100 lat jest potrzebnych do samoczynnego oczyszczenia gleby i przywrócenia jej pod uprawy. Wykluczenie gleb skażonych z uprawy rolniczej powoduje w konsekwencji intensyfikację produkcji na innych terenach rolniczych, co prowadzi do błędnego koła.
Jeszcze jedną negatywną konsekwencją zanieczyszczenia gleb i używania nawozów sztucznych jest niewystarczająca zasobność gleby w substancje organiczne. Chemiczne nawozy uniemożliwiają właściwe wykorzystanie terenów po zbiorach. W tym przypadku konieczność wycofania pozostałości roślinnych, lub użycie ognia do ich zniszczenia (w Polsce nie dozwolone) oraz odstąpienie od wprowadzenia do łańcucha pokarmowego zwierząt, prowadzi do szybkiego obniżania zawartości związków organicznych, co powoduje obniżenie ilości humusu gwarantującego żyzność gleby.
3.1.4. Wpływ stosowania pestycydów
Stosowanie pestycydów w rolnictwie powoduje powstawanie problemów we wszystkich ekosystemach a w konsekwencji wpływa na całe środowisko, nie tylko na glebę.
Wielu badaczy, m.in. Heitefths, ocenia, że prowadzi to do obniżenia aktywności biologicznej mikroorganizmów glebowych, co ostatecznie prowadzi do degradacji gleby poprzez obniżenie żyzności (Macrides, 1989). Długoterminowe używanie pestycydów pochodnych triazyny do zwalczania chwastów w uprawach kukurydzy zmienia trwałość związków w koloidach glebowych oraz działanie mikroorganizmów (Mailard, 1981). Zahamowanie działania mikroorganizmów glebowych obniża żyzność gleby oraz redukuje jej właściwości produkcyjne.
Niszczenie gleb może również następować w wyniku stosowania pestycydów, które zawierają metale ciężkie takie jak arsen, miedź, cynk czy różne inne nieorganiczne związki toksyczne. Związki te są bardzo trudne do usunięcia z gleby i są głównie gromadzone w strefie systemu korzeniowego roślin; skąd pobierane korzeniami przenikają do wszystkich organów roślin, następnie do łańcuch pokarmowego, a ostatecznie trafiają do człowieka.
3.1.5. Wpływ stosowania różnych praktyk rolniczych
Struktura gleby jest negatywnie dotknięta przez rozwój monokultur rolniczych. Na przykład ciągła uprawa zboża powoduje obniżenie porowatości, ograniczenie przepuszczalności i obniżenie ilości wody, którą gleba może podtrzymywać tak, aby była dostępna dla kolejnych plonów.
Ponadto, na powierzchni tych gruntów gdzie techniki uprawy konsekwentnie nie są stosowane, powstają społeczności biologiczne, które często objawiają się jako wyoskoodporne klony chorób i szkodników, które są trudne do wyeliminowania przez znane środki.
Praktyki przywrócenia do uprawy gleb leżących odłogiem mają ograniczone możliwości odnowienia możliwości produkcyjnych gleby a jednocześnie obciążają glebę ciągłym napływem nawozów, pestycydów itp.
Ostatecznie ujednolicenie uprawianych obszarów, likwidowanie miedz z roślinnością odgradzającą, osuszanie bagien powodują redukcję ilości gatunków zwierząt, które zależną pokarmowo od tych środowisk, co w konsekwencji powoduje osłabienie bioróżnorodności ekosystemów.
3.2. Woda
Woda, jak już wspomniano, była używana przez ludzi w celu podniesienia wydajności produkcji upraw. Tak jak gleba, woda była również na początku traktowana jako niewyczerpane źródło i używana bez oszczędności. Jednak, podczas ostatnich dziesięcioleci i w świetle ciągle wzrastających potrzeb, woda musi zacząć być postrzegana jako zasób wyczerpywalny. Rolnictwo ma największe zapotrzebowanie na wodę. Na obszarach o nieregularnym występowaniu odpowiednich ilości opadów, na dużych obszarach geograficznych, budowane są bardzo kosztowne konstrukcje do nawadniania, co powoduje wzrost kosztów w produkcji rolniczej. Znaczne osuszanie wód podziemnych na obszarach nadbrzeżnych powoduje obniżanie jakości wody, rezultaty, o których już wspominano.
Współczesne praktyki rolnicze, zastosowane w intensywnym rolnictwie, często prowadzą do zanieczyszczenia wód powierzchniowych i podziemnych, przez bakterie, odpady z upraw, albo odpady chemiczne, środki chemiczne stosowany w rolnictwie i odpady z hodowli zwierząt (Yerakis, 1995).
3.2.1. Wpływ odpadów z produkcji zwierzęcej
Zarażenia typu bakteryjnego w praktykach rolniczych, często są spowodowane przez bakterie pochodzące z odpadów zwierzęcych, produkowanych w ogromnych ilościach w gospodarstwach o hodowli tzw. przemysłowej. Skażenie może wynikać bezpośrednio z odcieków powstających w trakcie magazynowania odpadów, albo odcieków z silosów, albo bezpośrednio z wód deszczowych, które spływają po brudnych kanałach do olbrzymich zbiorników na wodę. Problem staje się coraz trudniejszy do rozwiązania z powodu bardzo dużych rozmiarów jednostek oraz tendencji do umieszczania ich geograficznie blisko siebie, aby osiągnąć niższe koszty produkcji.
3.2.2. Wpływ chemicznych środków rolniczych
Zanieczyszczenia chemiczne możemy odnotować zarówno w wodach powierzchniowych i podziemnych. Jako rezultat wymywania nawozów sztucznych i pestycydów, zauważamy obecność sodu w wodzie. Te środki chemiczne stosowane w rolnictwie, które intensywnie używane są w rolnictwie konwencjonalnym do osiągania wysokich plonów, mogą być przenoszone przez wody deszczowe, rzeki, albo odcieki z zapasów, i mogą zostać przefiltrowane do wód podziemnych. Niebezpieczeństwo zanieczyszczeń wzrasta na terenach o wysokich ilościach opadów w sezonie wegetacyjnym (kraje Europy Środkowej). Jednak, możliwe zanieczyszczenia wody pojawiają się również na terenach objętych erozją, ponieważ środki chemiczne są przenoszone z zanieczyszczonej powierzchni gleb do wód powierzchniowych. Ponadto należy wspominać o wypadkach zanieczyszczenia, które zdarzają się z powodu “łamania” zasad stosowania środków chemicznych w rolnictwie (Louloudis & Beopoulos, 1993).
Obecność azotu w wodach powierzchniowych ma natychmiastowy wpływ na organizmy wodne, a jednocześnie obniża możliwość wykorzystania jako wody pitnej. W ostatnich latach obserwujemy niepokojący wzrost zawartości azotu w wodach powierzchniowych, a co za tym idzie wzrost obaw o to, czy woda jest zdatna do picia. Odpowiedzialnością za taki stan obarczane jest rolnictwo. Tak, więc, w 1980 Unia Europejska wydała zalecenie, w którym to zezwala się na zawartość azotu w wodzie pitnej nie przekraczającą 50 mg/lt.
Ponadto, problemy środowiskowe są wynikiem wysokiego stężenia soli azotowych i fosforowych w ekosystemach wodnych, co powoduje ich eutrofizację. Wysokie stężenie tych związków w wodzie zagraża zdrowiu zwierząt i ludzi (niebezpieczeństwo zachorowania na nowotwory spowodowane tworzeniem się amin amonowych).
Wpływ hutnictwa na środowisko przyrodnicze na przykładzie Huty im. Sendzimira w Krakowie
Huta im. Sendzimira
1954 r. - Huta im. Lenina rozpoczyna produkcję. Uruchomiono podstawowe wydziały.
W pierwszym etapie huta produkowała 1,5 mln ton stali rocznie.
1966 r. - zakończenie drugiego etapu budowy. Produkcja zwiększyła sie do 3,3 mln ton stali rocznie.
1975 r. - uruchomienie walcowni blach karoseryjnych. Produkcja stali - 6,5 mln ton rocznie.
1990 r. - wyłączenie przestarzałych, nieekonomicznych urządzeń i ograniczenie produkcji do 1,7 mln ton stali rocznie. Zmiana patrona huty na Tadeusza Sendzimira.
1996 r. - uruchomienie linii Ciągłego Odlewania Stali
1.01.2003 r. - Huta im. Sendzimira wchodzi w skład koncernu Polskie Huty Stali SA
HISTORIA
W 1947 r. prezydium rządu powołało komisje do budowy huty. W 1949 r. powstało Przedsiębiorstwo Państwowe Nowa Huta w budowie. Geodeci wytyczyli tereny, na których zbudowano drogi, linie kolejowe, tramwajowe, oraz stopień wodny na Wiśle.
21 stycznia 1954, otrzymała nazwę Huty im Lenina. W 1955 r. otrzymano stal z pierwszego pieca martenowskiego i rozpoczęła pracę walcownia-zgniatacz.
W latach 70. uruchomiono stalownie konwertorową i walcownie slabing. W tym czasie Huta zatrudniała prawie 40 tys. osób i produkowała ok. 6,7 mln ton stali rocznie
OBECNIE
Obecnie Huta zatrudnia 17,5 tys. pracowników i produkuje rocznie ok. 3 mln ton stali. Jest jedynym w kraju producentem blachy o grubości poniżej 6 mm. Posiada linie elektrolitycznego cynkowania i wytwarza blachy karoseryjne. W 1996 r. uruchomiono nowoczesną linię ciągłego odlewania stali o wydajności 2 mln ton.
Na początku lat 90. zamknięto wiele wydziałów uciążliwych dla środowiska m.in. stalownię martenowską.
Fatalna topografia Krakowa, ogromny, nadmierny rozwój pod względem przemysłowym i ludnościowym doprowadziły do powstania szczególnego, bardzo niekorzystnego mikroklimatu. Charakteryzuje się on dużym zachmurzeniem (68 - 70% w skali rocznej) i wysoką wilgotnością przy wspomnianym niedostatku wiatrów. W ciągu roku meteorolodzy odnotowują średnio 90 dni z mgłami, z tendencją wzrostu, przy czym mgły te przybierają często charakter toksycznego smogu, nasyconego szkodliwymi gazami i pyłem. W ciągu roku notuje się wyjątkowo często przypadki z inwersją temperatury (185 dni), która pogarsza jeszcze mikroklimat. Nad miastem unosi się rodzaj cieplnej czapki - poduszki, zamykając możliwość wydalania wyziewów.
Pyły unoszące się w atmosferze filtrują w sposób niekorzystny promieniowanie słoneczne, odcinając jego krótkofalową, nadfioletową część. Deficyt tego promieniowania dochodzi do ok. 20%. Trzeba zaś podkreślić, że nadfiolet ma własności dezynfekujące. W tych warunkach powietrze krakowskie zawiera zwiększoną ilość szkodliwych mikroorganizmów, w tym zwłaszcza zarodników pleśni.
Wysoka wilgotność powietrza związana jest w dużej mierze z nadmiernym parowaniem wody w Wiśle, do której doprowadza się wraz ze ściekami przemysłowymi nadmiar ciepła w ilości szacowanej na ok. 800 Gcal/godz.
W takich warunkach topograficznych i klimatycznych rozwinął się w Krakowie w okresie powojennym przemysł. Sztandarową inwestycją tego okresu jest Huta im. Lenina, największy, a zarazem najbardziej uciążliwy dla miasta obiekt przemysłowy.
Taki rozwój doprowadził do tego, że gdy w 1945 r. liczba mieszkańców Krakowa nie przekraczała 300 tys., osiągnęła obecnie blisko 800 tys. Taki wzrost doprowadził do wielu trudności, wynikających również z braku dostatecznej ilości wody pitnej, przeciążenia sieci kanalizacyjnej itd. Można powiedzieć, że Kraków przekroczył ekologicznie dopuszczalny próg swego rozwoju.
Nic więc w tym dziwnego, że z początkiem lat 80-tych został ogłoszony stan klęski ekologicznej w naszym kraju obok GOP, Legnicko-Głogowskiego Okręgu Miedziowego, rejonu Zatoki Gdańskiej, także dla miasta Krakowa.
„Lista 80”
na liście 80 pozostały 4 zakłady z terenu Województwa Małopolskiego tj.
Polskie Huty Stali S.A. - Oddział Huta im. T. Sendzimira S.A. w Krakowie (obecnie Mittal Steel Poland S.A. Oddział w Krakowie)
Rafineria TRZEBINIA S. A. w Trzebini,
Zakłady Chemiczne ALWERNIA S. A. w Alwerni,
Zakłady Górniczo - Hutnicze BOLESŁAW S.A. w Bukownie
Wpływ huty na środowisko
Emisja szkodliwych gazów i pyłów wpływa na stan:
Powietrza atmosferycznego
Gleby i upraw
Wód powierzchniowych
Powietrze
Po ostatnich emisjach gazów i pyłu inspekcja ochrony środowiska przeprowadziła w Hucie im. Sendzimira kontrolę, którą wykazała nieszczelność urządzeń produkcyjnych. Są w złym stanie technicznym z powodu nadmiernej eksploatacji oraz zaawansowanego wieku. Wymagają modernizacji.
Gazy i pyły emitowane przez HUTĘ:
Huta umituje ponad 74% zanieczyszczeń pyłowych
94-96% zanieczyszczenia gazowe:
dwutlenek siarki (emisja 31% z HUTY) utlenia się do trójtlenku siarki, który, łącząc się a parą wodną, tworzy kwas siarkowy. Zakwasza on silnie wodę deszczową, w wyniku, czego powstają kwaśne deszcze, które są bardzo szkodliwe dla roślin. Uszkadzają liście, zmieniają odczyn gleby i przyczyniają się do wypłukiwania soli mineralnych. Ponadto, silnie zakwaszona gleba nie sprzyja rozwojowi grzybów, które współżyją z korzeniami drzew.
Kwaśne deszcze
deszcze zawierające zaabsorbowane w kroplach wody dwutlenek siarki, tlenki azotu oraz ich produkty reakcji w atmosferze: rozcieńczone roztwory kwasów siarki, głównie kwasu siarkawego a także kwasu azotowego. Powstają nad obszarami, gdzie atmosfera jest zanieczyszczana długotrwałą emisją dwutlenku siarki i tlenków azotu.
Czasami opady (kwaśnego deszczu, a także kwaśnego śniegu) trafiają na obszary bardzo odległe od źródeł zanieczyszczeń atmosfery, dlatego przeciwdziałanie kwaśnym deszczom stanowi problem międzynarodowy. Kwaśne deszcze działają niszcząco na florę i faunę, są przyczyną wielu chorób układu oddechowego, znacznie przyspieszają korozję konstrukcji metalowych (np. elementów budynków, samochodów) oraz zabytków (np. nieodporność wielu gatunków kamieni budowlanych na kwaśne deszcze).
Zapobieganie polega na budowaniu instalacji wyłapujących tlenki siarki i azotu ze spalin emitowanych do atmosfery
Inne:
tlenki azotu mogą być przenoszone na znaczne odległości ( działają drażniąco na drogi oddechowe ) powstają głównie przy procesach spalania do HUTY należy 38% emisji!
Tlenek węgla- aż 52% emituje HUTA z całkowitej emisji przemysłowej!
Fluor
Opady pyłu:
pyły wyrzucone do powietrza pozostają w nim przez pewien czas aż 47% pyłu emituje HUTA
kadm( zaliczany do najbardziej toksycznych metali - powoduje zatrucia i działanie rakotwórcze )
Oprócz wymienionych substancji w powietrzu mogą występować inne zanieczyszczenia emitowane w procesach produkcji oraz ze spalania paliw w transporcie oraz inne zanieczyszczenia.
Benzopiren- baterie koksownicze z Huty Sendzimira!
Gleby
Na gleby opada od wielu lat pył skażony metalami ciężkimi, powodując ich zatrucie. Zatrute gleby rodzą zatrute plony, które to plony otrzymują dodatkową porcję substancji toksycznych z bieżącego opadu pyłu. Dla zorientowania się co do rozmiarów skażenia upraw roślinnych metalami ciężkimi, prowadzi się od 1982 r. w Krakowie monitoring upraw na wybranych gatunkach.
W materiałach tych oznacza się zawartość miedzi, cynku, ołowiu, kadmu, chromu i niklu. Wspomniany monitoring dostarczył wyników, które nie mogą nie napawać głęboką troską i nie wywoływać zaniepokojenia. Okazuje się, że w badanych materiałach zawartość metali ciężkich z reguły i w wysokim stopniu przekracza dopuszczalne normy od kilku do kilkudziesięciokrotnie.
Najbardziej niebezpieczne są wysokie przekroczenia norm dla kadmu, pierwiastka zdecydowanie toksycznego. Według toksykologów połączenia kadmu są wielokrotnie silniej trujące od połączeń arsenu. Badany materiał roślinny zawierał również zwiększone ilości ołowiu oraz niklu. Ten ostatni metal uchodzi za rakotwórczy. Istnieje podejrzenie, że występuje on w surowcach energetycznych, typu np. mazut.
Odpady
Powyżej 60% opadów ogólnych powstaje w hucie Sendzimira!To więcej niż połowa…
Odpady:
Popiołów, żużli hutniczych
Woda amoniakalna (z koksowni huty)
Smoła koksownicza
Woda
W oparciu o przeprowadzone analizy należy stwierdzić, że 90% zasobów wód powierzchniowych, znajdujących się na obszarze woj. Małopolskiego należy zaliczyć do będących poza wszelkimi klasami czystości. Po prostu nie nadają się one ani do celów pitnych, ani gospodarczych. Dotyczy to w całości wód naszej Wisły.
Do najgorszych należy oczywiście woda wiślana, skażona m.in. fenolami, pestycydami, metalami ciężkimi, detergentami, węglowodorami etc. Deficyt wody pitnej jest w Krakowie bardzo duży, a dodać trzeba, że na cele gospodarki komunalnej używa się zaledwie 10,8% tej wody. Przemysł pobiera aż 88% wody z czego huta aż
Huta pobierała bardzo duże ilości wody ale od 1998 radykalnie zmniejsza pobór wody, a nawet oddano w 1998 roku instalację do przepompowywania oczyszczonych ścieków, która skłąda się z trzech części: mechanicznej, biologicznej i przeróbki osadu.
Nadzwyczajne zagrożenia środowiska
2001.03.01- zanieczyszczenie wód, śnięcie ryb- kanał i basen portowy Huty
Nieustalona ilość substancji emitowana z Huty im. Tadeusza Sendzimira!!!
Ustalono że huta jest zakładem o dużym ryzyku poważnej awarii!
Dbałość o naturę
Dzięki ogromnej determinacji i nakładom finansowym Mittal Steel Poland staje się firmą przyjazną środowisku. To sukces, zważywszy iż jeszcze kilka lat temu huty, wchodzące dziś w skład firmy, były umieszczane na listach największych trucicieli.
Inwestycje proekologiczne, prowadzone w całym cyklu produkcyjnym, owocują wielokrotnym obniżeniem emisji pyłów i gazów do atmosfery, zmniejszeniem zużycia wody i zrzutu ścieków.
Firma realizuje ambitne projekty minimalizowania uciążliwości hut dla środowiska. Najważniejsze z nich to:
budowa nowych elektrofiltrów odpylających taśmę spiekalniczą,
modernizacja gospodarki szlamowej,
rekultywacja i reeksploatacja wyznaczonej części składowiska odpadów przemysłowych,
modernizacja wydziału węglopochodnych w Zakładzie Koksownia w Oddziale Kraków
modernizacja spiekalni ze zmodernizowanym odpylaniem w elektrofiltrach i instalacjami do recyrkulacji spalin,
instalacja wdmuchiwania pyłu węglowego do wielkich pieców
wytłumienie nadmiernej emisji hałasu z urządzeń technologicznych
instalacja do pomiarów ciągłych emisji zanieczyszczeń z kotłów elektrociepłowni
Ochrona powietrza
Dla maksymalnego ograniczenia emisji zanieczyszczeń do atmosfery stosuje nowoczesne i najbardziej efektywne instalacje m.in. filtry tkaninowe i elektrofiltry, które zatrzymują ok. 99% szkodliwych pyłów. Systematyczne unowocześnianie procesów technologicznych, a także remonty mają niebagatelne znaczenie dla zmniejszenia emisji zamieszczeń. Ich wielkość na przestrzeni dekady kilku lat zmniejszyła się wielokrotni
Ochrona wód
Mittal Steel Poland osiąga pozytywne efekty swojej gospodarki wodno - ściekowej. Radykalna poprawa nastąpiła w efekcie uruchomienia końcowych oczyszczalni ścieków oraz domknięcia obiegu wodnego poprzez skierowanie oczyszczonych ścieków do głównego ujęcia wody dla celów przemysłowych. Dzięki tym rozwiązaniom znacząco spadł pobór wody i poziom odprowadzanych ścieków.
Odpady
Gospodarka odpadam zmierza do maksymalnego ograniczenia szkodliwego wpływu na środowisko naturalne poprzez ich utylizację przez specjalistyczne firmy, bądź zawracanie bezpośrednio do produkcji. W 100 % lub w znacznej większości utylizowane są lub zawracane do produkcji następujące odpady: zużyte oleje, zendra, zgorzelina, odpady smołowe, czyściwo, odpady cynkonośne, skrzepy, żużel wielkopiecowy i stalowniczy.
Raport o stanie lasów w Polsce 2005
Stan lasów w Polsce jest przedmiotem corocznej oceny władz państwowych. W ramach tej oceny na Lasy Państwowe - z mocy ustawy z 28 września 1991 r. o lasach (tekst jednolity Dz.U.nr 45, poz. 435 z 2005 r.) - został nałożony obowiązek corocznego sporządzania raportu o sta-nie lasów. Niniejszy raport o stanie lasów w Polsce opracowano na podstawie materiałów Ministerstwa Środowiska, Dyrekcji Generalnej Lasów Państwowych, Instytutu Badawczego Leśnictwa, Głównego Urzędu Statystycznego, Biura Urządzania Lasu i Geodezji Leśnej oraz statystyk międzynarodowych.
Celem raportu jest przedstawienie stanu lasów wszystkich własności w 2005 r. Dla lepszego zobrazowania tego stanu, dane statystyczne odnoszące się do 2005 r. przedstawiono na tle danych z ostatnich lat, a tam, gdzie było to możliwe i celowe, porównano z wielkościami występującymi w innych krajach
Dane ogólne o zasobach lasów w Polsce
Lasy w naszej strefie klimatyczno-geograficznej są najmniej zniekształconą formacją przyrodniczą. Będąc niezbędnym czynnikiem równowagi ekologicznej, są jednocześnie formą użytkowania gruntów, która zapewnia produkcję biologiczną o wartości rynkowej. Lasy są dobrem ogólnospołecznym, kształtującym jakość życia człowieka
W przeszłości lasy występowały niemal na całym obszarze naszego kraju. W następstwie procesów społeczno-gospodarczych, w których dominowały cele ekonomiczne, przede wszystkim na skutek ekspansji rolnictwa i popytu na surowce drzewne, lasy Polski uległy znacznym przeobrażeniom. Lesistość Polski, wynosząca jeszcze pod koniec XVIII wieku około 40% (w ówczesnych granicach), zmalała do 20,8% w 1945 r.
Wylesienia i towarzyszące im zubożenie struktury gatunkowej drzewostanów spowodowały zmniejszenie różnorodności biologicznej w lasach oraz zubożenie krajobrazu, erozję gleb i zakłócenie bilansu wodnego kraju. Odwrócenie tego procesu nastąpiło w latach 1945-1970, kiedy w wyniku zalesienia 933,5 tys. ha, lesistość Polski wzrosła do 27%. Średni roczny rozmiar zalesień wynosił wtedy 35,9 tys. ha, a w szczytowym okresie 1961-1965 - ponad 55 tys. ha.
Obecnie powierzchnia lasów w Polsce wynosi 9000 tys. ha (wg GUS - stan na 31.12.2005 r.),co odpowiada lesistości 28,8% (rys. 1).
Według standardu przyjętego dla ocen międzynarodowych, uwzględniającego grunty związane z gospodarką leśną, prognozowana powierzchnia lasów Polski na 31.12.2005 r. wynosiła 9192 tys. ha (według danych GUS - powierzchnia lasów z gruntami związanymi wynosiła 9200 tys. ha).
Wielkość ta zalicza Polskę do grupy krajów o największej powierzchni lasów w regionie (po Francji, Niemczech i Ukrainie)
Struktura własnościowa lasów
W strukturze własnościowej lasów w Polsce dominują lasy publiczne - 82,3%, w tym lasy pozostające w zarządzie Państwowego Gospodarstwa Leśnego Lasy Państwowe - 78,2%
Struktura własności lasów w całym okresie powojennym pozostaje w zasadzie bez zmian. Zauważalny jest wzrost udziału powierzchni leśnej parków narodowych: z 1% w 1985 r. do 2% w 2005 r. (według GUS - stan na 31.12.2005 r.). W porównaniu z 2004 r. o 0,2% zwięk-zył się udział lasów własności prywatnej (osób fizycznych) i tym samym zmalał udział lasów w zarządzie PGL Lasy Państwowe.
W Polsce udział lasów własności prywatnej jest zróżnicowany przestrzennie (rys. 7.); największy jest w województwach: małopolskim - 43,5% ogólnej powierzchni lasów województwa, tj. 187,5 tys. ha, mazowieckim - 42,3% (332,9 tys. ha) i lubelskim - 39,2% (220,7 tys. ha).
Województwami o najmniejszym udziale lasów prywatnych są: lubuskie - 1,2% (8,2 tys. ha), zachodniopomorskie - 1,4% (11,0 tys. ha) i dolnośląskie - 2,4% (14,0 tys. ha).
Powierzchniowa struktura zasobów leśnych
Zróżnicowanie warunków występowania lasów w Polsce obrazuje regionalizacja przyrodniczo-leśna uwzględniająca utwory geologiczne, warunki klimatyczne, typy krajobrazu naturalnego i lasotwórczą rolę gatunków drzewiastych.
Lasy w Polsce występują w zasadzie na terenach o najsłabszych glebach, co znajduje odzwierciedlenie w układzie typów siedliskowych lasu. W strukturze siedliskowej lasów przeważają siedliska borowe, występujące na 56,9% powierzchni; siedliska lasowe zajmują 43,1%, z czego olsy i łęgi - 3,9%.
W przestrzennym układzie siedliskowych typów lasu poza oczywistym skupieniem siedlisk górskich i wyżynnych na południu kraju, zwraca uwagę skoncentrowanie siedlisk wilgotnych w pasie Niziny Śląskiej i Kotliny Sandomierskiej. Wyraźnie zaznacza się centralny obszar z przewagą świeżych siedlisk borowych, a także częstsze - w porównaniu z resztą kraju - występowanie siedlisk borów i lasów mieszanych wzdłuż północnej i wschodniej granicy Polski.
Przestrzenne rozmieszczenie siedlisk w dużym stopniu znajduje odzwierciedlenie w strukturze przestrzennej gatunków panujących. Poza obszarem górskim, gdzie w składzie gatunkowym dominują: świerk (zachód) i świerk z bukiem (wschód) oraz poza kilkoma mniejszymi obszarami o zróżnicowanej strukturze gatunkowej, w większości kraju przeważają drzewostany z sosną jako gatunkiem panującym
Gatunki iglaste dominują na 75,6% powierzchni lasów (tab. 3. i rys. 12.). Sosna (łącznie z modrzewiem - 67,4% powierzchni) znalazła w Polsce najkorzystniejsze warunki klimatyczne i siedliskowe w swoim eurazjatyckim zasięgu, dzięki czemu zdołała wytworzyć wiele cennych ekotypów (np. sosna taborska czy augustowska). Do dużego udziału gatunków iglastych przyczyniło się również ich preferowanie, począwszy od XIX w., przez przemysł przerobu drewna
W latach 1945-2005 struktura gatunkowa polskich lasów uległa istotnym przemianom, wyrażającym się między innymi zwiększeniem udziału w Lasach Państwowych drzewostanów z przewagą gatunków liściastych z 13,0 do 23,5% (rys. 13.). Pomimo zwiększenia powierzchni drzewostanów liściastych, ich udział jest ciągle mniejszy niż potencjalny, wynikający z przestrzennego rozmieszczenia siedlisk leśnych
W strukturze wiekowej lasu przeważają drzewostany II i III klas wieku, zajmujące odpowiednio 20,7% i 24,2% powierzchni (tab. 4., rys. 14.). Drzewostany ponad stuletnie wraz z KO, KDO i SP zajmują w PGL Lasy Państwowe 13,6% powierzchni, a przypada na nie 17,3% miąższości zasobów drzewnych.
Wskaźnikami zmian struktury wiekowej drzewostanów są: stały wzrost udziału drzewostanów w wieku ponad 80 lat, z ok. 0,9 mln ha w 1945 r. do ok. 1,6 mln ha w 2005 r. (bez KO, KDO) oraz wzrost przeciętnego wieku drzewostanów, który w 2005 r. wynosił w Lasach Państwowych 60 lat, a w lasach prywatnych w 1999 r. - 40 lat.
Zagrożenia środowiska leśnego
Zagrożenie środowiska leśnego w Polsce należy do największych w Europie. Wynika to ze stałego,
równoczesnego oddziaływania wielu czynników powodujących niekorzystne zjawiska
i zmiany w stanie zdrowotnym lasów. Negatywnie oddziałujące czynniki, określane często jako
stresowe, można sklasyfikować z uwzględnieniem:
pochodzenia - jako abiotyczne, biotyczne i antropogeniczne;
charakteru oddziaływania - jako fizjologiczne, mechaniczne i chemiczne;
długotrwałości oddziaływania - jako chroniczne i okresowe;
roli, jaką odgrywają w procesie chorobowym - jako predyspozycyjne, inicjujące i współuczestniczące.
Zagrożenia abiotyczne
Analizując wartości współczynnika hydrotermicznego w poszczególnych regionach można
stwierdzić, że w całym kraju występowały niesprzyjające dla wzrostu drzew relacje pomiędzy
przebiegiem temperatury powietrza a wielkością opadów (rys. 42.). We wszystkich rejonach Polski
wartości współczynnika były zdecydowanie mniejsze od norm wieloletnich; w skrajnych wypadkach
różnice te dochodziły do 0,6-0,7. W ośmiu stacjach wartość współczynnika nie przekroczyła
jedności (rejon centralny i południowo-zachodni). Najkorzystniejsze warunki termiczno-
-wilgotnościowe (równe średniej wieloletniej) odnotowano w Polsce południowo-wschodniej
(stacja meteorologiczna Rzeszów).
Zagrożenia biotyczne
Polska należy do krajów, w których niekorzystne zjawiska w lasach, związane z masowym występowaniem
szkodników owadzich oraz grzybowych chorób infekcyjnych mają dużą różnorodność
i nasilenie. W efekcie oddziaływania czynników stresowych, w ostatnich dziesięcioleciach
wystąpiły w środowisku leśnym niekorzystne zjawiska, takie jak:
- uaktywnienie nowych i mało poznanych gatunków owadów i grzybów, niewyrządzających dotychczas
szkód;
- skrócenie okresów między gradacjami najgroźniejszych, od dawna występujących szkodników
owadzich;
- powstanie nowych i poszerzenie starych ognisk gradacyjnych szkodliwych owadów, a tym samym
zwiększenie areału masowego ich występowania;
Zagrożenia lasów przez owady
Największą dynamikę na terenie Polski wykazują szkodniki liściożerne drzewostanów sosnowych,
przede wszystkim brudnica mniszka, boreczniki, barczatka sosnówka, poproch cetyniak, Przestrzenny rozkład stref zagrożenia lasów przez szkodniki owadzie wskazuje, że
drzewostany najbardziej zagrożone znajdują się w północnej Polsce (w zachodniej części Pojezierza
Mazurskiego), północno-zachodniej (na Pojezierzu Pomorskim i Wielkopolskim) oraz
w trzech rejonach w południowej części kraju (Sudety, Śląsk Opolski i Beskid Wysoki). Zagrożenie
w stopniu silnym lasów Polski południowej determinowane jest niemal wyłącznie przez
szkodniki wtórne, gdy tymczasem na pozostałych obszarach przez szkodniki pierwotne (głównie
brudnicę mniszkę). Wyróżnić również można zaznaczającą się strefę zagrożenia słabego i średniego,
rozciągającą się półkoliście od Niziny Śląskiej na zachodzie Polski przez obszar wyżyny
Krakowsko-Częstochowskiej, Małopolskiej (z wyłączeniem terenu Gór Świętokrzyskich) i Lubelskiej
aż po wschodnią część Niziny Mazowieckiej i Pojezierza Mazurskiego.
Wpływ tur na ekol.
Rozwój współczesnej turystyki prowadzi do zmiany charakteru środowiska przyrodniczego.
Powoduje to zagęszczenie miejscowości szczególnie atrakcyjnych turystycznie urządzeniami infrastruktury ogólnej np. kempingi, hotele, drogi, tereny sportowe.
Urządzenia turystyczne i rekreacyjne zajmują ogromne przestrzenie wartościowych przyrodniczo obszarów (np. jedno pole golfowe zajmuje teren od 23 do 45 ha).
Eksploatacja obiektów i urządzeń turystycznych przynosi ogromne ilości odpadów, a przedsiębiorstw turystycznych niejednokrotnie nie stać na budowę oczyszczalni ścieków lub wysypisk śmieci, a jeśli już są to ich pojemność jest niewystarczająca.
Korzystanie z samochodów (to cecha turystyki masowej) powoduje znaczne zanieczyszczenie atmosfery.
Wpływ tur narciarskiej
Utrzymanie tras narciarskich związane jest z koniecznością karczowania lasów, walcowaniem śniegu ciężkimi pojazdami. Wynikiem tego jest:
erozja gleby
lawiny
osunięcia ziemi
powidzie
niszczenie piękna krajobrazu
Wpływ tur wodnej
Turyści motorowodni straszą ptactwo wodne, używając łodzi z silnikami spalinowymi.
Turyści kajakowi i po części żeglarze zaśmiecają brzegi rzek i akwenów, biwakując w niedozwolonych miejscach
Wpływ tur wędrownej
Turystyka ta degraduje środowisko głównie przez nadmierne uczęszczanie tras turystycznych i dróg rowerowych, co w efekcie prowadzi do niszczenia walorów przyrodniczych terenu.
Turystyka wywołuje największe negatywne zmiany na terenach nadmorskich i górskich.
W Tatrzańskim Parku Narodowym spowodował:
I etap: niszczenie pokrywy roślinnej
II etap: niszczenie porywy glebowej
III etap: powstanie wydeptanej przez turystów ścieżki na podłoży skalnym
IV etap: pojawianie się procesów erozyjnych
V etap: zmiany w rzeźbie terenu
Rolnictwo ekologiczne
system gospodarowania, w którym wyklucza się stosowanie syntetycznych nawozów mineralnych, pestycydów, regulatorów wzrostu i syntetycznych dodatków paszowych.
charakteryzuje się produkcją w cyklu zamkniętym gleba - roślina - zwierzę, przy zachowaniu dużej samowystarczalności.
traktowane jest jako sposób życia w symbiozie z przyrodą, aniżeli system produkcji.
zapewnia trwałą żyzność gleby i zdrowotność zwierząt oraz wysoką jakość biologiczną produktów rolniczych
ROLNICTWO KONWENCJONALNE
Energia kopalin.
Sterowanie określonymi uprawami.
Eksploatacja aż do degradacji.
Produkcja średniej jakości biologicznej.
Zła jakość przechowalnicza.
Maksymalizacja plonów.
Intensywność gospodarowania i obszar nieskoordynowany z warunkami produkcji i środowiska.
Zalecenia specjalizacji oparte głównie na kalkulacji ekonomicznej.
Znaczna chemizacja - nawozy mineralne, biocydy, syntetyczne regulatory wzrostu.
Mechanizacja głównie w aspekcie ułatwienia sobie pracy.
Skażenie środowiska.
Jakość przypadkowa.
ROLNICTWO EKOLOGICZNE
Wykorzystanie odnawialnych źródeł energii.
Sterowanie całym gospodarstwem.
Programowa ochrona krajobrazu.
Produkcja wysokiej jakości biologicznej.
Dobra jakość przechowalnicza.
Plon optymalny.
Obszar gospodarstwa i agrotechnika optymalna w stosunku do środowiska.
Specjalizacja dopuszczalna w ramach zasady prawidłowego funkcjonowania gospodarstwa.
Ograniczenie lub zaniechanie chemizacji.
Mechanizacja dostosowana do warunków glebowych, potrzeb roślin i zwierząt.
Ochrona gleby i wody.
Produkty najwyższej jakości.
Cele:
Produkcja żywności wysokiej jakości służącej zdrowiu człowieka przy utrzymaniu lub podwyższaniu żyzności gleby,
Życie zgodnie z prawami przyrody,
Nie niszczenie lecz poprawianie,
Wytworzenie żywności, która człowiekowi pomaga a nie szkodzi,
Traktowanie gospodarstwa jako organizmu,
Maksymalne ożywienie gleby czyli , aktywizacja biologiczna,
Naturalna ochrona roślin przed chorobami i szkodnikami,
Obecność zwierząt w gospodarstwie i stwarzanie im optymalnych warunków bytu.
Dążenie do:
ochrony środowiska produkcji rolniczej tj. gleby, wody, krajobrazu (dążenie do biologicznej samoregulacji w obrębie gospodarstwa rozumianego jako system ekologiczny),
wysokiej jakości biologicznej płodów rolnych nawiązująca do właściwości produktów powstających naturalnie w przyrodzie, bez ingerencji człowieka.
Uprawa roślin:
Właściwy płodozmian uwzględniający rośliny strukturotwórcze zwiększające zawartość materii organicznej w glebie (np. rośliny motylkowe),
Przykrycie powierzchni gleby roślinnością przez jak najdłuższy okres w roku (stosowanie wsiewek, międzyplonów i poplonów),
Nawożenie organiczne nawozami wytworzonymi w gospodarstwie (kompost, obornik, nawozy zielone) pozwalające utrzymać żyzność gleby,
Nawożenie mineralne ograniczone do mączek skalnych
Odchwaszczanie mechaniczne ( bez chemicznych środków ochrony roślin),
Wykorzystanie agrotechnicznych metod walki z chorobami, szkodnikami (odpowiednie następstwo i sąsiedztwo roślin)
Stosowanie preparatów biologicznych i wyciągów roślinnych,
Stosowanie ekologicznego materiału siewnego i sadzeniowego.
Obowiązki rolnika ekologicznego:
Poddanie gospodarstwa corocznej kontroli przez jednostkę certyfikującą
Gospodarowanie zgodnie z zasadami rolnictwa ekologicznego
Ekorolnictwo w UE:
Powierzchnia, na której prowadzona jest produkcja ekologiczna to 5,7 mln ha, co stanowi ok. 3,5 % ogólnej powierzchni użytków rolnych
Szacuje się, że w UE jest ok. 150 tys. gospodarstw ekologicznych
Ekorolnictwo w PL:
Liczba gospodarstw ekologicznych - 3760, co stanowi 0,2% ogółu gospodarstw
Powierzchnia upraw ekologicznych - 82730 ha, co stanowi 0,5% łącznej powierzchni użytków rolnych
Polska zajęła piąte miejsce wśród krajów z największym przyrostem powierzchni gospodarstw ekologicznych w latach 2004-2005. Na pierwszym miejscu były Stany Zjednoczone, na drugim Argentyna, na trzecim Włochy, na czwartym Kanada.
Podsumowanie:
Zauważamy rosnące zainteresowanie stoiskami z żywnością ekologiczną w hipermarketach. Dziś już nikt nie ma wątpliwości, że aby na ekologii można było zarobić - trzeba ją przede wszystkim promować.
Niezbędna jest przy tym „edukacja” konsumentów, bo trzeba im uzmysłowić, że żywność ta wytwarzana jest pod większą kontrolą niż żywność produkowana metodami konwencjonalnymi.
Rozwój rolnictwa ekologicznego w Polsce zależeć będzie głównie od Wspólnej Polityki Rolnej UE, ale także od postaw samych konsumentów.
Zapobieganie negatywnym skutkom transportu na stan środowiska przyrodniczego.
Sposoby zminimalizowania niekorzystnego oddziaływania na przyrodę.
1. Idea zrównoważonego rozwoju transportu.
Zrównoważony, czyli taki system, który z pokolenia na pokolenie może w pełni funkcjonować przy przemieszczaniu osób i ładunków bez zawłaszczania materiałów, energii i środowiska należnych każdemu pokoleniu. Aby spełnić te warunki, komunikacja zbiorowa powinna pełnić dominującą rolę szczególnie na dłuższych dystansach i w codziennych podróżach. Ruch pieszy i rowerowy powinien stać się podstawowym środkiem do odbywania podróży krótkich, a rola samochodu powinna ograniczać się do rzadkich podróży lub podróży do miejsc rozproszonych oddalonych od siebie.
Podstawą zmian w transporcie powinny być:
Racjonalizacja potrzeb podróżowania i przemieszczania ładunków. Wpłynie to na zbliżenie do siebie miejsca zamieszkania, pracy, usług czy chociażby wypoczynku koncentrując się w pobliżu transportu zbiorowego. Rozwój telekomunikacji powinien jednak wpływać na zmniejszenie potrzeb podróżowania. Promowanie lokalnych baz surowców i lokalnych dostawców sprzyjać powinno równolegle zmniejszeniu transportochłonności i wzrostowi lokalnych rynków pracy.
Racjonalizacja użytkowania samochodu osobowego i ciężarowego. Uwzględniane powinno tutaj być w cenie samochodu i w kosztach jego eksploatacji wszystkich kosztów zewnętrznych, tak więc i społecznych i również ekologicznych Władze zarówno państwowe jak i samorządowe powinny tworzyć warunki do ograniczonego użytkowania samochodów i zachęcać do korzystania z dogodniejszych środków transportu. Obszary zurbanizowane powinny być wolne od ruchu samochodowego.
Promowanie bardziej energooszczędnych i proekologicznych środków transportu. Sprzyjać temu powinna poprawa warunków transportu zbiorowego w tym kolejowego, autobusowego, tramwajowego i niezmotoryzowanego np. rowerowego. Wpływa to na zmniejszenie zużycia energii na jednego pasażera na 1km drogi plus mniejsza ilość odprowadzanych zanieczyszczeń.
Maksymalizacja wykorzystania wydajności pojazdów. Polityka transportowa powinna skupiać się na lepszym wykorzystaniu samochodu w sensie liczby miejsc. W podobny sposób powinny być użytkowane samochody ciężarowe i dostawcze. W transporcie zbiorowym stosowanie maksymalizacji wykorzystania pojazdów winno przyczynić się do elastycznego dostosowania do zmieniających się w czasie i miejscu wielkości, ilości i częstotliwości jego funkcjonowania, oraz pełnego wykorzystania pojemności pojazdu bez pogorszenia sprawności dla komfortu podróżowania.
Utylizacja odpadów. Świat polityki oraz elity rządzące, powinny nakłonić koncerny samochodowe i prawnie zobowiązać je do poniesienia zdecydowanej części kosztów związanych z utylizacją resztek i pozostałości związanych ze środkami transportu (smary, oleje), włącznie z kasacją złomowanych aut.
Na zmniejszenie szkód spowodowanych negatywnym wpływem transportu na środowisko obiecująco wyglądają perspektywy stosowania tzw. paliw alternatywnych. Dzięki używaniu biopaliw można oczekiwać następujących efektów:
1. zmniejszenia emisji dwutlenku węgla o
· 80% w przypadku stosowania etanolu,
· 95% w przypadku stosowania biogazu
· 0-20% w przypadku stosowania paliwa gazowego LPG
· 0-20% w przypadku stosowania gazu naturalnego
· 60% w przypadku stosowania biodiesla
2. zmniejszenie emisji tlenków azotu o
· 50% w przypadku stosowania etanolu,
· 75% w przypadku stosowania biogazu
· 75% w przypadku stosowania paliwa gazowego LPG
· 45% w przypadku stosowania gazu naturalnego
· 0% w przypadku stosowania biodiesla (emisje tlenków azotu i pyłów są większe niż oleju tradycyjnego napędowego)
3. zmniejszenie poziomu hałasu
· 0 dBA w przypadku stosowania etanolu,
· 10-13 dBA w przypadku stosowania biogazu
· 10-13 dBA w przypadku stosowania paliwa gazowego LPG
· 10-13 dBA w przypadku stosowania gazu naturalnego
· 0 dBA w przypadku stosowania biodiesla
· zmniejszenie hałasu za pomocą ekranów akustycznych
Paliwa alternatywne nie są obecnie w stanie konkurować z paliwami tradycyjnymi. Produkcja biopaliw jest wciąż droższa niż import ropy i będzie to trwało tak długo, jak długo ceny paliw nie będą odzwierciedlać rzeczywistych kosztów ekologicznych związanych m. i. z przywróceniem środowiska naturalnego do stanu normalności ekologicznej.
2. Transport publiczny
W Polsce panuje przekonanie, że transport publiczny jest dotowany przez władze państwowe, podczas gdy kierowcy płacą tylko coraz większe podatki. W rzeczywistości jest jednak odwrotnie. Koszty zewnętrzne transportu, to około 8% Produktu Krajowego Brutto, są dotacją motoryzacji indywidualnej. Polskie miasta znacznie więcej wydają na budowę nowych dróg i mostów niż są doinwestowane z sieci transportu zbiorowego. Z badań europejskich wynika, że pod względem efektywności inwestowanie w transport publiczny jest o wiele bardziej skuteczne niż budowa nowych dróg np. linia szybkiego tramwaju czy miejskiej kolei może przewieźć 60 tysięcy pasażerów w obie strony, podczas gdy dwustronna trzypasmowa autostrada tylko 7,5 tysięcy.
Na korzyść transportu przemawia to, że w godzinach szczytu linia transportu publicznego może przetransportować aż do czterech razy więcej pasażerów niż ulice dla samochodów. Nie zajmuje on tak dużo powierzchni jak się to ma w przypadku samochodów osobowych stojących w większej części dnia na parkingach. Również koszt przewozu jednostkowy maleje z coraz większą ilością chętnych, a jeżeli dodamy do tego alternatywne źródła energii (np. na gaz), to jest on dla przewoźnika mniejszy, a koszty po stronie przyrody są zdecydowanie mniejsze.
3. Transport rowerowy.
Transport rowerowy jest alternatywa dla transportu samochodowego na krótszych trasach. Jest całkowicie nieszkodliwy dla środowiska a wręcz wskazany dla ludzi o siedzącym trybie pracy. W krajach skandynawskich i w Niemczech a przed wszystkim w Holandii, infrastruktura umożliwia bezpieczne dojechanie rowerem niemal wszędzie. Rower można także zaparkować przy odpowiednim stojaku a w sytuacjach awaryjnych można go przewieźć środkiem komunikacji publicznej.
Niestety w Polsce nie traktuje się rowerzystów z należną im powagą a roweru jako pełnoprawny środek transportu. Negatywny wpływ ma również brak akcji zachęcających do używania rowerów jako środków transportu, oraz mała aktywność władz lokalnych w zwiększaniu ścieżek i ułatwień dla rowerzystów.
I tu ciekawostka dla władz samorządowych: ponad 60% badanych Polaków posiada własny rower - według badań wykonanych dla Polskiego Klubu Ekologicznego. Faktem jest że budowane są nowe odcinki tras rowerowych. Lecz często jeszcze nie są one łączone ze sobą co powoduje, że rowerzyści muszą jechać na przemian trasą i jezdnią. Normą jest że na trasach i ścieszkach rowerowych bardzo często są zaparkowane samochody. Rowerzyści wtedy mają problemy z ich wyminięciem. W śród badanych 13% w dużych miastach chciałoby dojeżdżać do pracy na rowerach, a 42% rowerzystów uznała, że wybudowanie ścieżki rowerowej może nakłonić ich do wyboru roweru jako sposobu komunikacji.
Brak jest jednak miejsc postojowych osłoniętych choćby wiatami, aby rowerzysta mógł w razie nie pogody schronić się przed deszczem. Brak jest także na mieście odpowiednich i bezpiecznych stojaków, przy których można byłoby zaparkować rower. Prawie jednej czwartej badanych został w przeszłości skradziony rower najczęściej z miejsca przechowywania lub z miejsca postoju pomimo założonego zapięcia. W ruchu drogowym rowerzysta traktowany jest jako kierowca drugiej kategorii, często i nagminnie jego prawa drogowe są łamane przez kierowców samochodów.
Żeby zachęcić ludzi do korzystania z rowerów, władze państwowe i samorządowe powinny pozwolić rowerzystom na szybkie poruszanie się przez stworzenie odpowiedniej i w pełni wyposażonej infrastruktury dla jazdy rowerem. I tu mamy biurokratyczny problem. Wykonanie ścieżki rowerowej przekracza kompetencje jednego organu oraz wymaga bardzo dużej liczby uzgodnień technicznych. Zmusza do współpracy wiele podmiotów tj. Urząd Miasta, Zakład Komunikacji, prasę, radio, społeczność lokalna, policje, straż miejską, biura projektowe. Samorządy próbują zlecać wykonanie zadań tego typu w drodze przetargu. Jednak wykonawca czy choćby projektant przeważnie nie podejmują się już funkcji koordynatora i nie prowadzą kampanii promocyjnych. W rezultacie zadanie nie zostaje zrealizowane, zwłaszcza jeśli projekt jest nowatorski i wymaga nowatorskiego podejścia i realizacji.
Lokalne władze w związku z powyższym w interesie nie tylko rowerzystów ale i samych mieszkańców powinny:
- zintegrować· transport rowerowy z transportem publicznym (np. kolejowym),
- oddzielić· rowerzystów od ruchu samochodowego, eliminują tym samym zwiększone zagrożenie na drogach,
- zabezpieczyć· ścieżki rowerowe przed nielegalnym parkowaniem samochodów po przez zainstalowanie słupków, wyższych krawężników oraz konsekwentne karanie mandatami nielegalnie parkujących tam kierowców.
- stworzyć· specjalne zamknięte strefy dla ruchu samochodowego w okresie wakacji (np. kurort wypoczynkowy), lub na czas nieograniczony (np. starówka, zielone płuca miasta) z przeznaczeniem tylko dla ruchu pieszego i rowerowego, promując formę transportu tzw. rykszami rowerowym.
4. Ruch pieszy.
Chodzenie pod względem szybkości może nawet zastąpić podróże samochodem na odległość jednego kilometra. W wielu krajach wysokorozwiniętych, oznacza zredukowanie liczby podróży samochodem aż o 15%.
Aby zachęcić do poruszania się piechotą należy przed wszystkim zapewnić pieszym bezpieczeństwo. Nastąpić to można przez ograniczenie szybkości ruchu samochodów do 30-40km/h w rejonie mocno zabudowanym (np. osiedla). Przynosi to jeszcze większe rezultaty przy zastosowaniu prócz znaków drogowych również tzw. progów spowalniających, znanych potocznie jako „śpiących policjantów”.
Należy tworzyć miasta o zwartej zabudowie tak, aby inny rodzaj poza transportem pieszym czy rowerowym lub zbiorowym był nieopłacalny. Inwestować w transport publiczny, który w naturalny sposób uzupełni się z ruchem pieszym, i stanie się bardziej opłacalny dla mieszkańców.
Pozwolić mieszkańcom na współdecydowanie o kształcie lokalnych planów zagospodarowania przestrzeni, dając im możliwość wypowiedzenia się i wyrażenia swoich potrzeb i sugestii co do aktualnej zabudowy, infrastruktury, oraz przebiegu ciągów komunikacyjnych.
No i najważniejsze. Należy zadbać by ludzie nie bali się poruszać pieszo obawiając się o swoje bezpieczeństwo i zdrowie.
5. Europejski Dzień bez Samochodu.
Europejski Dzień bez Samochodu jest organizowany co roku 22 września. Jest akcją propagującą rozwój zdrowego transportu. Jej głównym założeniem jest działanie w zakresie poprawy jakości środowiska w miastach a zwłaszcza w dużych aglomeracjach miejskich. Sposób promowania mógłby zacząć się po przez kształtowanie proekologicznych wzorców zachowań. Dobrze jest tu zacząć od młodzieży będącej z czasem przykładem dla dorosłych jak należy żyć w świadomości proekologicznej. Sposobem na zachęcenie udziału w akcji jest popularyzacja transportu miejskiego, przyjaznego bardziej środowisku niż pojedyncze samochody osobowe. Obniżka cen biletów np. o 50% w dniu akcji mogłaby zachęcić o wiele większą grupę społeczeństwa do włączenia się do akcji. Wiele gmin w tym dniu nie pobiera opłat za transport środkami komunikacji miejskiej.
W związku z pogarszającym się stanem środowiska, między innymi w aglomeracjach miejskich, Unia Europejska przyjęła ramową dyrektywę w sprawie jakości powietrza (Dyrektywa Rady 96/62/WE z 27 września 1996 r. w sprawie oceny, kontroli i zarządzania jakością powietrza w otoczeniu). Realizacja jej zaleceń powinna umożliwić mieszkańcom europejskich miast życia w czystym i zdrowym środowisku.
Organizatorzy europejskiej kampanii Dzień bez Samochodu za priorytetowe uznali działania w zakresie poprawy jakości środowiska w miastach.
Akcja ta ma spełniać trzy podstawowe cele:
-ochronę jakości powietrza oraz zapobiegania zmianom klimatycznym poprzez zachęcenie mieszkańców miast do zachowań zgodnych z zasadami rozwoju zrównoważonego,
-zapewnienie społeczeństwu możliwości użytkowania alternatywnych środków transportu,
-stworzenie szansy poznania miasta bez ulicznego hałasu oraz uciążliwego ruchu samochodowego.
Głównym celem kampanii jest kształtowanie proekologicznych wzorców zachowań oraz popularyzacja transportu miejskiego przyjaznego środowisku.
Do ważnych celów kampanii zalicza się:
-podniesienie poziomu świadomości społeczeństwa poprzez podejmowanie publicznej dyskusji na temat problemów transportu w mieście (natężenie ruchu, zwiększenie zanieczyszczeń powietrza) oraz zwrócenie uwagi mieszkańców miast europejskich na ich najbliższe otoczenie,
-stworzenie władzom lokalnym możliwości realizacji pilotażowych projektów dotyczących między innymi planów ruchu drogowego w mieście, promowania pojazdów przyjaznych środowisku (o napędzie elektrycznym, gazowym), projektowania ulic zarezerwowanych tylko dla pieszych oraz ścieżek rowerowych,
-zmianę zachowań społecznych dotyczących korzystania ze środków transportu w mieście,
-promowanie transportu miejskiego gwarantującego lepsze wykorzystanie przestrzeni ulicznej,
-prezentację i promocję strategii rozwoju alternatywnych środków transportu w miastach,
-zaangażowanie jak największej liczby zainteresowanych osób i przedstawicieli władz.
Akcja ta odbywa się na poziomie lokalnym, regionalnym, krajowym i europejskim. Możliwe, że niedługo będzie się odbywać na poziomie światowym, co dałoby o wiele większą skuteczność.
Władze lokalne w interesie swoim i mieszkańców, powinny monitorować przebieg Dnia bez Samochodu. Pomiary powinny obejmować:
-jakość powietrza, natężenie hałasu,
-natężenie ruchu ulicznego i zakres z korzystania z transportu publicznego,
-badania opinii publicznej,
-liczbę, przyczyny oraz skutki wypadków i kolizji,
-wpływ zmniejszenia ruchu samochodowego na działalność handlową.
W trakcie obchodów Dnia bez Samochodu w obrębie miasta należy wyznaczyć jeden lub więcej obszarów zamkniętych dla ruchu samochodowego w godzinach pracy i dojazdu do pracy. Na tym obszarze poruszać się będą tylko piesi, rowerzyści, transport publiczny i pojazdy przyjazne środowisku, które napędzane są gazem ziemnym, płynnym i energią elektryczną. Powierzchnia obszaru zamkniętego dla ruchu samochodowego powinna być przez władze lokalne sukcesywnie zwiększana w kolejnych edycjach Dnia bez Samochodu.
SILNIKI WODOROWE
Podstawowym współczesnym źródłem energii, służącym do napędu pojazdów samochodowych są paliwa na bazie ropy naftowej ိ benzyna i olej napędowy. Paliwa te w bliższej lub dalszej przyszłości będą zastąpione ich substytutami. Ich szkodliwość dla środowiska z jednej strony, a z drugiej ograniczone zasoby, spowodowały konieczność poszukiwania paliw alternatywnych.
Zakłada się, że do 2020 r. minimum 20 proc. paliw zużywanych na cele transportowe będą stanowiły paliwa alternatywne. Ważną rolę odgrywać będzie strategia polityczna, zakładająca celowość i konieczność chociażby częściowego uniezależnienia się od ropy naftowej. Wśród paliw alternatywnych dotychczas szerokie zastosowanie w praktyce osiągnął gaz propanိbutan, a ostatnio preferuje się gaz ziemny, natomiast wodór, pomimo trudności technicznych związanych z jego zastosowaniem, może stać się paliwem najbliższej przyszłości.
Obecnie wodór jest powszechnie używany w przemyśle rafineryjnym w procesach chemicznych dotyczących pozyskiwania benzyn silnikowych i olejów napędowych. Prognozuje się, że po wyczerpaniu się zapasów ropy naftowej wodór stanie się jednym z podstawowych paliw silnikowych. Zasoby wodoru są praktycznie nieograniczone, gdyż jest to paliwo odnawialne, a produktem spalania jest woda. Należy dodać, że wodór - podobnie jak prąd elektryczny - nie jest źródłem energii, lecz nośnikiem energii. Praktycznie nie występuje w stanie wolnym lecz w postaci związków chemicznych zawierających wodór.
Problemem jest jednak otrzymywanie wodoru, gdyż z racji bardzo wysokiej reaktywności wodór występuje w postaci związków chemicznych: wody, węglowodorów, wodorków itp. Otrzymanie wodoru wymaga dostarczenia energii; mogą być do tego stosowane niektóre rodzaje czystej energii, jak energia wodna, energia wiatru czy też energia słoneczna.
Przyszłość należy do wodoru pozyskiwanego z energii słońca w procesie dwustopniowym. Według specjalistów pierwszy stopień to przemiana światła słonecznego w energię elektryczną za pośrednictwem rozbudowanego systemu baterii ogniw słonecznych. Drugi, wykorzystujący tę energię, pozwalałby na wykorzystanie wodoru w procesie elektrolizy, powodującym rozpad wody. Wymaga to jednak zastosowania bardzo wysokiej temperatury. Bezpośredni rozpad wody na wodór i tlen następuje w temperaturze 2730 st. C. Taką temperaturę można uzyskać w reaktorze jądrowym lub w kolektorze słonecznym, w którym soczewki skupiają światło w ognisku. Koszty produkcji tymi metodami są obecnie stosunkowo wysokie w porównaniu do najtańszej metody wytwarzania wodoru z gazu ziemnego. Metody te jednak zapewniają długotrwałą perspektywę wykorzystania wodoru i są metodami przyjaznymi dla środowiska.
Spore nadzieje wiąże się także z wytworzeniem wodoru przy wykorzystaniu biomasy, przy czym biomasa stanowi produkt wyjściowy w procesach termochemicznych lub biologicznych. Jako biomasę traktuje się wszystkie produkty odpadowe w rolnictwie, jak również specjalnie hodowane rośliny dające duże przyrosty. Należy dodać, że energia otrzymana z biomasy musi być jednak większa niż energia potrzebna do jej wyprodukowania. Energetyczne wykorzystania biomasy i paliw odpadowych jest najszybciej rozwijającym się sektorem energii odnawialnej w Polsce.
Właściwości wodoru jako paliwa silnikowego
Wodór charakteryzuje się unikalnymi właściwościami z punktu widzenia paliwa silnikowego. Właściwości te obejmują: duże ciepło spalania, szerokie granice palności, małą energię zapłonu, wysoką temperaturę samozapłonu, wysoką prędkość spalania, dużą dyfuzyjność, małą odległość gaszenia od ścianki, bardzo małą gęstość, dużą objętość gazowego wodoru w mieszance stechiometrycznej. W tabl. 1 zamieszczono najważniejsze właściwości wodoru, benzyny i metanu jako paliw silnikowych.
Należy przypomnieć, że wytworzenie wodoru wymaga dostarczenia energii, która musi być doprowadzona z innego źródła. Efektywność wodoru jako paliwa silnikowego trzeba więc oceniać uwzględniając ilość energii możliwą do wykorzystania w porównaniu z ilością energii, która musi być dostarczona do uzyskania paliwa. Każde z paliw stosowanych do zasilania silników spalinowych wymaga dostarczenia pewnej ilości energii, która jest zużywana w procesie przeróbki, transporcie i dystrybucji paliw.
Z punktu widzenia energii jednostkowej odniesionej do 1dm3 benzyny lub paliwa węglowodorowego w różnych stanach wynika, że benzyna jest paliwem zdecydowanie korzystniejszym od wodoru, natomiast spośród trzech stanów tego paliwa (gazowy, płynny i chemicznie związanej, jako związki wodoru z metalami) najkorzystniejszy jest wodór w stanie płynnym (skroplonym)
Wodór w stanie gazowym ustępuje wszystkim pozostałym jego stanom pod względem wartości energetycznej, uzyskiwanej z jednostki objętości. Produktami spalania wodoru są para wodna i pewna ilość tlenku azotu. Zasilanie silnika wodorem powoduje istotne zmniejszenie emisji podstawowych związków toksycznych do atmosfery. W tabl. 2 zamieszczono wyniki emisji składników toksycznych z pojazdów zasilanych różnymi źródłami energii.
Ze względu na brak w paliwie węgla w spalinach silnika zasilanego wodorem praktycznie nie występuje dwutlenek węgla, odpowiedzialny w dużym stopniu za efekt cieplarniany. Występują natomiast pewne ilości tlenków azotu (NOX) oraz śladowe ilości tlenków węgla (CO) i węglowodory (HC), powstające w wyniku spalania oleju silnikowego.
Możliwości rozwojowe
Przyszłościowe wymagania dla producentów samochodów o zerowej emisji, jak również wymagania Unii Europejskiej dotyczące obligatoryjnego wykorzystania paliw alternatywnych, pochodzących ze źródeł odnawialnych, stwarzają perspektywy dla wdrożenia w niedługim czasie pojazdów zasilanych wodorem. Droga zastosowania wodoru nie jest jednak prosta, ponieważ wymaga nie tylko stworzenia odpowiednich podstaw technicznych do zasilania konwencjonalnych silników, ale także rozwoju odpowiedniej infrastruktury, która musi pochłonąć bardzo duże środki materialne.
Długotrwałe badania w dziedzinie zastosowania wodoru do napędu pojazdów samochodowych wskazują, że docelowym źródłem napędu będą baterie paliwowe, które charakteryzują się bardzo wysoką sprawnością w stosunku do silników spalinowych.
Dotychczas nie opanowano ekonomicznej i powtarzalnej produkcji wieloseryjnej ogniw paliwowych, co będzie wymagało wielu lat pracy. Istnieje natomiast - o wiele łatwiejsza do wprowadzenia w sensie technicznym - możliwość zastosowania wodoru do zasilania silników spalinowych. Wymusi to powstanie infrastruktury dla produkcji, dystrybucji, magazynowania wodoru, co jest niezbędne przy szerokim zastosowaniu wodoru.
Przystosowanie silników
Do zasilania wodorem przystosowuje się silniki o zapłonie iskrowym, jak również silniki o zapłonie samoczynnym. Silniki o ZS mają na ogół duży, wymagający zmniejszenia stopień sprężania, natomiast silniki o ZI przeciwnie - mają zbyt mały stopień sprężania, który wymaga zwiększenia by uzyskać odpowiednią efektywność procesu spalania. Wodór może być wykorzystywany również do zasilania silników dwupaliwowych, zarówno benzynowych, jak i o zapłonie samoczynnym. Silniki przystosowane do zasilania wodorem nie zapewniają optymalnych charakterystyk jego parametrów roboczych w stosunku do silników fabrycznie skonstruowanych w tym zakresie. Moc silnika zasilanego wodorem jest mniejsza o ok. 40 proc. w porównaniu z silnikami seryjnymi, co wynika z mniejszej o 35 proc. wartości opałowej mieszanki zgromadzonej w komorze spalania, jak również z faktu, że dwupaliwowe zasilanie nie można wysterować na optymalne spalanie wodoru.
W praktyce rozpatrywane są dwie możliwości zasilania silników spalinowych wodorem:
- zasilanie sprężonym wodorem (gazowe);
- zasilanie ciekłym wodorem (skroplonym).
Zasilanie wodorem w postaci gazowej wymaga zastosowania naczyń wysokociśnieniowych o przewidywanym ciśnieniu 60 MPa i więcej, obecnie stosowane są ciśnienia 30 MPa. Zbiorniki paliwowe są ciężkie i z tego powodu ich zastosowanie ogranicza się do ciężkich pojazdów, głównie w samochodach ciężarowych i autobusach. Wprowadza się nowe technologie przewidujące zastosowanie stopów aluminium i włókien węglowych, które pozwalają na zmniejszenie masy całej instalacji zasilania wodorem.
Jedną z firm europejskich zajmujących się badaniami silników zasilanych sprężonym wodorem jest firma MERCEDES, która wyposażyła kilka autobusów w układ zasilania wodorem pod ciśnieniem 30 MPa. Dla porównania, na tych samych pojazdach są prowadzone równoległe badania zasilania benzyną. Zasilanie silników ciekłym wodorem stwarza bardzo ostre wymagania dotyczące zbiorników kriogenicznych z uwagi na temperaturę skroplenia wodoru, która wynosi ိ253 st. C. W silnikach zasilanych ciekłym wodorem podstawowym problemem jest opracowanie konstrukcji zbiornika paliwa z odpowiednią izolacją cieplną, które eliminowałyby przekazywanie ciepła do wodoru zbiorniku i zapobiegałoby jego odparowywaniu, oraz konstrukcja pompy wysokiego ciśnienia pracującej w warunkach temperatury ciekłego wodoru. W celu zmniejszenia strat wodoru są stosowane dodatkowo, oprócz izolacji cieplnej, zewnętrznej ekrany termiczne, umieszczone między ciepłą, a zimną ścianką zbiornika z wodorem.
Przy zastosowaniu ciekłego wodoru masa instalacji paliwowej staje się tylko niewiele większa od masy instalacji zasilania benzyną czy olejem napędowym, natomiast problemem jest bardzo duża objętość. Ponadto pojazd taki musi być przechowywany w pomieszczeniu bardzo dobrze wentylowanym, ponieważ wodór w sposób naturalny paruje, mniej więcej w ilości ok. 2 proc. na dobę.
Bezpieczeństwo stosowania wodoru w stanie ciekłym wymaga, aby cały układ był w pełni szczelny, a zbiornik wyposażony w urządzenie umożliwiające dopalenie części wodoru w przypadku nadmiernego wzrostu ciśnienia w zbiorniku. Najlepiej do zasilania wodorem nadają się silniki typu Wankla, nazywane silnikami z wirującym tłokiem. Głównym uzasadnieniem jest obecność wyraźnego rozdziału zimnej strefy ssania od gorących stref spalania ładunku i wydechu spalin, co powoduje wyeliminowanie niekorzystnych zjawisk jakim są przedwczesne zapłony czy cofanie ładunku do układu ssącego w silniku klasycznym.
W praktyce stosowane są cztery systemy (sposoby) zasilania silników wodorem:
- zasilanie gaźnikowe;
- wtrysk wodoru do układu dolotowego;
- wtrysk do kanału dolotowego przed zaworem ssącym;
- wtrysk bezpośredni do komory spalania.
Najłatwiejszym sposobem zasilania silnika spalinowego wodorem jest system gaźnikowy, natomiast najbardziej skomplikowany jest system wtrysku bezpośredniego wodoru do komory spalania. System bezpośredniego wtrysku pozwala całkowicie wyeliminować zjawisko cofania się płomienia do układu dolotowego lub przedwczesny zapłon. Wada tego systemu jest krótki czas tworzenia mieszanki w cylindrze i brak możliwości dobrego wymieszania wodoru z powietrzem.
System wtrysku bezpośredniego wodoru jest szeroko rozwijany w Japonii, w Mushashi Institute of Technology, gdzie osiągnął najwyższy poziom rozwoju. W Mushashi Institute of Technology powstało już kilkanaście prototypowych samochodów zarówno osobowych, jak i ciężarowych, w których testowano różne silniki i różne systemy zasilania. Prace w zakresie wtrysku bezpośredniego wodoru do komory spalania są także realizowane w Europie przez firmę BMW.
Ciekawym rozwiązaniem europejskim jest wspólna konstrukcja autobusu, którego silnik jest zasilany gazowym wodorem. Jest to wspólny projekt kilku krajów europejskich, zgodny z tendencjami Unii Europejskiej, a dotyczący szybkiego wdrożenia zastosowań „czystych paliw”, które stanowią priorytet w VI Programie Ramowym. Autobus ma zamontowane na dachu butle ze sprężonym wodorem o ciśnieniu 30 MPa. Poważnym problemem jest masa butli, wynosząca ok. 2500 kg, przy zawartości wodoru wystarczającej na jazdę w zakresie ok. 200 km. Wymienione przykłady świadczą o intensywności prowadzonych prac badawczych w tym zakresie. Do producentów pojazdów dołączył też koncern paliwowy Aral, budując na lotnisku w Monachium eksperymentalną stację oferującą wodór w postaci płynnej lub gazowej.
Ogniwa wodorowe zamiast silników
Wodór, mimo trudności technicznych związanych z jego zastosowaniem, może stać się paliwem przyszłości, ponieważ jego wykorzystanie odbywa się w zamkniętym obiegu, nie następuje naruszenie równowagi przyrody. Zasoby wodoru są praktycznie nieograniczone.
Do najważniejszych zalet wodoru jako paliwa silnikowego należą: szeroki zakres granic palności, mała energia zapłonu, duży współczynnik dyfuzyjności, duże prędkości spalania, wysoka temperatura zapłonu. Podstawową cechą różniącą wodór od innych paliw jest skład spalin. Ze względu na brak w paliwie węgla, w spalinach silnika zasilanego wodorem praktycznie nie występuje dwutlenek węgla. Dlatego też wodór uważany jest za najczystsze paliwo pod względem ekologicznym. Głównym składnikiem spalin jest produkt spalania wodoru ိ para wodna. Ponadto występują pewne ilości tlenków azotu oraz śladowe ilości CO i HC, powstające w wyniku spalania oleju silnikowego. Niestety wodór jako paliwo posiada istotne wady, które należy zaznaczyć:
- ze względu na małą liczbę oktanową ma dużą skłonność do spalania stukowego;
- wykazuje silne oddziaływanie chemiczne na metale, szczególnie w podwyższonych temperaturach;
- ma zdolność do rozkładu chemicznego olejów smarujących, przez co tworzą się agresywne związki oddziaływujące negatywnie na elementy silnika;
- ma małą gęstość energetyczną nawet w stanie skroplonym;
- stwarza duże trudności z przechowywaniem wytworzonego produktu.
Istnieje kilka możliwych rozwiązań wykorzystania wodoru jako paliwa do silników spalinowych. Za najbardziej perspektywiczne wykorzystanie wodoru uznaje się zastosowanie go w ogniwach paliwowych ze względu na wyższą sprawność ogniw paliwowych niż silników spalinowych. Zadanie to trzeba traktować jako dalszoplanowe, gdyż stan opracowania ogniw paliwowych oraz ich koszty nie spełniają wymagań dla produkcji wieloseryjnej. Postęp technologiczny, jaki dokonuje się w tej dziedzinie, musi uwzględniać uzyskanie odpowiedniego poziomu osiągów pojazdu zasilanego wodorem, niezawodności, bezpieczeństwa oraz atrakcyjność handlową.
KATALIZATOR SAMOCHODOWY
Jest to urządzenie umieszczone w układzie wydechowym w obrębie którego spaliny (a szczególnie zawarte w nich związki trujące) ulegają dopalaniu lub innym reakcjom chemicznym tak, by w rezultacie opuścić rurę wydechową jako związki obojętne.
W praktyce wykorzystuje się proces katalityczny. Polega on na tym, że pewne związki (katalizatory) pobudzają odpowiednie reakcje chemiczne same nie biorąc w nich udziału, a więc nie zużywając się.
W rzeczywistości jest to puszka podobna do tłumika, wewnątrz której znajduje się porowata konstrukcja ceramiczna lub w nowocześniejszych wersjach - drobniutka siatka stalowa. Powierzchnia wszystkich komórek owej konstrukcji pokryta jest gąbczastą warstewką tlenku aluminium z zawartością platyny i rodu. To właśnie te dwa pierwiastki są właściwymi katalizatorami. Gdyby wszystkie pory konstrukcji nośnej rozwinąć na płasko, powierzchnia ich sięgałaby tysięcy metrów kwadratowych.
Okazuje się, że benzyna bezołowiowa jest konieczna, gdyż ołów znajdujący się w etylinie ma tendencję do pokrywania czynnej powierzchni katalizatora i zatykania w niej porów, co prowadzi do drastycznego spadku sprawności całego urządzenia.
By układ z katalizatorem pracował naprawdę musi funkcjonować w odpowiednim zakresie temperatur i co więcej w bardzo ściśle określonym zakresie składu mieszanki paliwo-powietrznej. Okazuje się, że stosunek powietrza do paliwa (określany współczynnikiem i symbolem l - lambda) ma ścisły związek z ilością trujących składników w spalinach.
Im więcej jest paliwa (mieszanka bogata) - tym więcej: CO - tlenku węgla; CH - związku wodoru i węgla.Jeżeli mieszanka jest “uboga” rosną temperatury spalania i wzrasta poziom: NOx - tlenku azotu.
Tymczasem działanie najskuteczniejszego katalizatora nazywanego niezbyt prawidłowo trójdrożnym (tj. oddziałującego na trzy trujące składniki na trzy sposoby) jest takie, że owe trujące składniki muszą się redukować między sobą. Najważniejsza jest tu redukcja tlenków azotu z tlenkiem węgla, w wyniku której powstaje dwutlenek węgla i azot.Jeżeli więc “na wlocie” czegoś trującego będzie za mało, a czegoś za dużo to na “wylocie” na pewno będzie bardziej “trująco”.W efekcie mieszanka paliwowo-powietrzna musi mieć skład (wagowo) jak najbliższy 1 : 14,6. zwykły gaźnik zapewnić tego nie potrafi. A więc, by to wszystko dobrze działało, musi być elektronicznie sterowany wtrysk paliwa sondą lambda.
SAMOCHODY HYBRYDOWE
Samochody hybrydowe cieszą się od pewnego czasu niezwykłą popularnością.
Rozgłos zyskały przede wszystkim dlatego, że mogą stać się alternatywą dla samochodów z tradycyjnym napędem spalinowym, ale też i dlatego, iż są czymś nowym.
Jednak sam napęd hybrydowy, z czego większość z nas nie zdaje sobie sprawy, nowością nie jest. Stosuje się go od dziesiątków lat. Hybrydą jest przecież, rzadko co prawda spotykany, rower z silnikiem. W napędy hybrydowe wyposażonych jest wiele lokomotyw (spalinowo-elektryczne) oraz okręty podwodne (nuklearno-elektryczne i spalinowo-elektryczne).
Od kilku lat coraz więcej mówi się o samochodach osobowych z napędem hybrydowym. I nic dziwnego. Uzależniliśmy się od ropy naftowej, a to nie jest korzystne ani ze względów politycznych, ani ekologicznych, ani ekonomicznych. Największe pokłady tego surowca znajdują się w regionach niestabilnych politycznie, bądź też posiadają je potężne kraje, próbujące za pomocą ropy narzucać innym państwom swoje decyzje polityczne.
Spalanie paliw ropopochodnych jest też jedną z głównych przyczyn zanieczyszczenia środowiska, przyczynia się do powstania efektu cieplarnianego i coraz bardziej kosztownych zmian klimatycznych. Trzeba też pamiętać, że ropa jest surowcem nieodnawialnym, a więc jej cena będzie rosła w miarę wyczerpywania się zapasów.
Wszystkie te względy powodują, że prace nad napędem alternatywnym dla silnika spalinowego stają koniecznością, a nie kaprysem czy przejściową modą.
Napędy proponowane w obecnie stosowanych samochodach osobowych nie eliminują silników spalinowych, gdyż są to rozwiązania spalinowo-elektryczne. A więc oprócz silnika spalinowego zamontowany jest dodatkowy - elektryczny.
Napęd elektryczny
Można więc zapytać, dlaczego nie rozwija się samochodów elektrycznych. Przyczyn jest kilka. Samochód elektryczny potrafi przejechać pomiędzy doładowaniami trasę od trzech do sześciu razy krótszą, niż pojazd spalinowy. Nie emituje zanieczyszczeń, ale za to naładowanie jego baterii trwa bardzo długo i jest niewygodne.
To poważne wady, a spowodowane są faktem, że paliwa ropopochodne mają znacznie większą gęstość energetyczną, niż baterie elektryczne. Inaczej mówiąc, z nieco ponad 3 kilogramów paliwa otrzymujemy tyle energii, co z 450-kilogramowej baterii.
Dlatego też zaproponowano połączenie silnika spalinowego z silnikiem elektrycznym.
Jak to działa
Pojazdy z napędem hybrydowym mają zmienioną budowę systemu napędowego. Samochód z napędem hybrydowym wyposażony jest w silnik spalinowy, bak, silnik elektryczny, generator (głównie w napędach szeregowych), baterie i skrzynię biegów.
Obecnie produkuje się samochody z dwoma typami napędów hybrydowych: szeregowym i równoległym.
W przypadku napędu szeregowego silnik spalinowy pracuje przez cały czas i napędza generator produkujący prąd. Ten z kolei trafia do baterii, które zasilają silnik elektryczny. I to właśnie silnik elektryczny porusza samochód.
Samochody z napędem równoległym mogą jednocześnie korzystać z obu silników napędzających pojazd. Silniki mogą się uzupełniać, gdy pojazdowi potrzebna jest dodatkowa moc, a podczas hamowania silnik elektryczny działa jak generator, odzyskując część energii zatrzymującego się pojazdu.
Wydajność
Silnik spalinowy samochodu hybrydowego jest mniejszy, niż pojazdu tradycyjnego. Dzięki temu jest też bardziej wydajny. Jest bowiem lżejszy, więc zużywa mniej energii na poruszanie samego siebie, cylindry i wszelkie podzespoły silnika są mniejsze, przez co do wprawienia ich w ruch potrzeba mniej energii.
Ponadto skok cylindrów w mniejszym silniku jest mniejszy, więc każdy z nich zużywa mniej benzyny. Samych cylindrów też jest mniej, niż w silniku tradycyjnym. Trzeba pamiętać też o tym, że w hybrydzie, dzięki obecności silnika elektrycznego, można wyłączyć silnik spalinowy wówczas, gdy nie jest potrzebny, a więc na przykład podczas postoju na czerwonym świetle.
Wielu kierowców zwróci jednak uwagę, że silnik spalinowy, chociażby przez to, że jest większy, ma większą moc. To niewątpliwie prawda. Silniki spalinowe pojazdów hybrydowych dysponują wystarczającą mocą, by je poruszyć, ale gdy trzeba jechać bardzo szybko lub podjechać pod górę, mogą nie podołać zadaniu. Tutaj w każdej chwili może przyjść z pomocą silnik elektryczny, który dostarczy konieczną moc.
Tradycyjne silniki spalinowe skonstruowane są tak, by w razie potrzeby dawały dużo dodatkowej mocy. Jednak niemal przez cały czas jeżdżą ,,na pół gwizdka". Badania wykazały, że większość kierowców wykorzystuje pełną moc swojego silnika jedynie przez... mniej niż 1 proc. trasy. Z kolei silnik spalinowy pojazdu hybrydowego przez długi czas wykorzystuje większość swojej mocy.
Oszczędność
Poza mniejszym silnikiem, w pojazdach hybrydowych stosuje się kilka innych rozwiązań, pozwalających na zaoszczędzenie energii. Jak już wspomniano, podczas hamowania odzyskuje się część energii rozpędzonego pojazdu. Odbywa się to dzięki silnikowi elektrycznemu, który, zamiast hamulca, zatrzymuje pojazd. Kolejne rozwiązanie, to poprawianie aerodynamiki samochodu. Producenci hybryd wyjątkowo dużo uwagi poświęcają temu etapowi konstruowania pojazdów.
W samochodach z napędem hybrydowym używa się również innych opon, niż w ,,zwykłych" pojazdach. Są one nie tylko mocniej napompowane, ale wyprodukowano je z myślą o wytwarzaniu jak najmniejszych oporów podczas toczenia. Są one o około 50 proc. mniejsze, niż w przypadku opon tradycyjnych.
Perspektywy
Z badań przeprowadzonych przez firmę InteliChoice wynika, że po przejechaniu 112 500 kilometrów zwraca się różnica, którą wydajemy na zakup droższego hybrydowego pojazdu. Z kolei NEC i Nissan mają zamiar zastosować w hybrydach akumulatory litowo-jonowe zamiast niklowo-wodorkowo-metalowych. Zmniejszy to wagę pojazdów, zapewniając im jednocześnie więcej energii. To wpłynie pozytywnie na wszystkie charakterystyki samochodu.