Aspekty ekologii z ochrony wód i gleb

Ochrona wód polega przede wszystkim na rozwiązaniach technicznych. Wśród takowych można wymienić takie sposoby jak stosowanie bezściekowych technologii w produkcji przemysłowej, napowietrzaniu wód stojących, zamykanie obiegów wodnych w cyklach produkcyjnych i odzysk wody ze ścieków, utylizacja wód kopalnianych wód kopalnych oraz powtórne wtłaczanie ich do niepotrzebnych już kopalni. Ważną czynnością jest też zabezpieczanie hałd i wysypisk, z których spływ są bardzo nie bezpieczne dla środowiska. No i ostatni sposób: oczyszczanie ścieków i unieszkodliwianie osadów ściekowych. Jednak to rozwiązanie należy opisać. Na początek sposoby.

Oczyszczanie ścieków może przebiegać w trzech etapach:
· Mechanicznym – polega on na usuwaniu zanieczyszczeń nie rozpuszczalnych, tj. ciał stałych i tłuszczów ulegających sedymentacji bądź flotacji przy użyciu urządzeń rozdrabniających, cedzących, osadników i odtłuszczaczy. Zazwyczaj w wyniku takiego oczyszczania traci się 25% zanieczyszczeń.
· Chemicznym – polega na wytrącaniu niektórych związków rozpuszczalnych lub ich neutralizacji za pomocą takich procesów jak: koagulacja, sorpcja na węglu aktywnym, utlenianie. Odbywa się tu rozkład cukrów i białek znajdujących się w wodzie.
· Otrzymaną wodę chloruje się w celu dezynfekcji. Uzyskuje się II stopień oczyszczenia odpowiadający 85 – 90% redukcji zanieczyszczeń.
· Z oczyszczalnych ścieków usuwa się fosfor i azot albo biologiczne przez nitryfikację i denitryfikację w komorach osadu czynnego albo chemicznego.
· Ostatni, IV etap polegający na przywróceniu wodzie naturalnych właściwości. Jest to jednak proces kosztowny, skomplikowany i rzadko stosowany na szersza skalę.
Tak oczyszczone ścieki już po trzecim etapie można puszczać do wód wolno płynących, jezior i zapór wodnych albo używać w obiegu zamkniętym w zakładach przemysłowych czy hodowlanych. Warto pamiętać, że żadna z wykorzystanych w praktyce metod przekształca ścieków w wodę o I klasie czystości. Nie jest wiec obojętne gdzie będą zrzucane wody po oczyszczonych ściekach.

Jedną z propozycji naturalnych oczyszczalni wykorzystujących możliwości przyrody jest metoda wykorzystywana w Szwecji, Danii, Holandii, Niemczech a także w Polsce. Wykorzystywany jest w niej system korzeniowy roślin wodnych, których korzenie zapatrywane są w tlen. Doskonała okazała się do tego celu trzcina, zdolna rozprzestrzenić system korzeniowy do 1,5 metra i ty nasówa się pytanie: jak trzcina może oczyszczać ścieki? A, no może – wyjaśniam:

W odróżnieniu od terenów nie porośniętych, gleby z systemami korzeniowymi goszczą znacznie więcej mikroorganizmów. Ten tak zwany efekt ryzesferyczny powoduje, że w ciasnym systemie korzeniowym zagęszczenie bakterii wynosi ok. 10 – 1000 miliardów na gram gleby, co jest porównywalne z zagęszczeniem mikroorganizmów w złożach czynnych biologicznych oczyszczalni ścieków. Stałemu nasyceniu gruntu ściekami odpowiadają beztlenowe warunki i w strefie korzeni substancja organiczna jest rozkładana prze mikroorganizmy. Produktami rozkładu są: azot amonowy, fosforany i jony metali ciężkich. Azot amonowy ulega denitryfikacji. Fosforany i metale ciężkie są sorbowane w gruncie dzięki szeregowi czynników aktywnych, w tym między innymi przez tlenki żelaza i glinu. W efekcie końcowym przeważająca część azotu i fosforu ulega skumulowaniu w biomasie i sorpcji w gruncie, a tylko nieznaczna jej część przechodzi do odpływu. Przy takim oddychaniu azotowym mogą być niszczone nawet fenole, czego nie udało się uzyskać w oczyszczalniach konwencjonalnych.
Nie bez znaczenia dla ochrony wody są również działania ograniczające zanieczyszczenia atmosfery i gleb. W przypadku gleb należy przede wszystkim przeciwdziałać erozji i spływowi powierzchniowemu z gruntów użytkowanych rolniczo. Trzeb zadbać też, aby nie pozostawiać gleby bez pokrycia roślinnością, gdyż najmniejsze spływy powierzchniowe mają miejsce na obszarach pokrytych trwałą roślinnością, szczególnie leśną i darniową. Wiele zanieczyszczeń wynika z nieumiejętnego stosowania chemicznych środków ochrony roślin oraz nawozów mineralnych i organicznych. Przy dotychczasowych metodach mineralnego nawożenia znaczna część wprowadzanych do gleby biogenów ulega, bezproduktywnemu wypłukaniu, przyczyniając się do eutrofizacji wód.

W przypadku atmosfery należy ograniczyć bądź wyeliminować opad substancji szkodliwych, takich jak: metale ciężkie, pierwiastki radioaktywne, popioły, kwasy, gazy trujące.



OCHRONA GLEB

Gleba jest bardzo ważnym środowiskiem życia na Ziemi, to w niej żyją organizmy rozkładające i mineralizujace resztki obumarłych roślin i zwierząt.

Do najważniejszych zagrożeń gleby należą:
- monokultury, które prowadzą do zubożenia gleby,
- wycinanie lasów i pożary roślinności wzmagające erozję gleby, co prowadzi do pustynnienia obszaru,
- osuszanie podmokłych terenów i regulacja rzek obniżająca poziom wód gruntowych,
- zbyt intensywne nawożenie,
- ścieki i różnego rodzaju odpady niewłaściwie składowane,
- intensywny wypas bydła prowadzący do erozji,
- stosowanie chemicznych środków owadobójczych, chwastobójczych i grzybobójczych,
- zajmowanie obszarów rolniczych pod budownictwo przemysłowe i mieszkalne.

Do gleby dostają się także zanieczyszczenia z powietrza i wód śródlądowych część z nich opada na glebę jako kwaśne deszcze, inne w postaci suchego opadu i w efekcie następuje duże nasilenie procesu zakwaszania gleb. Prowadzi to do zwiększonego wymywania z gleby składnikowy pokarmowych takich jak wapń, magnez czy potas. Zwiększa się także w roztworze glebowym ilość trujących metali w tym głównie aluminium. W konsekwencji degradacja gleb powoduje zmniejszenie ich urodzajności i skażenie żywności zwłaszcza metalami ciężkimi. Właśnie na glebach kwaśnych metale ciężkie są łatwiej dostępne dla roślin i kumulują się w ich komórkach. Spożywanie takich roślin jest szkodliwe dla zwierząt w tym też i dla człowieka.

U wielu gatunów zwierząt, np. łosi, saren, zajęcy obserwuje się zwiększoną zawartość kadmu w wątrobie i nerkach. W wypadku człowieka spożywanie roślin z zawartością metali ciężkich jest również szkodliwe dla zdrowia, a nawet dla życia dlatego należy zrezygnować zuprawy roślin przeznaczonych do spożycia w pobliżu dróg o dużym natężeniu ruchu, składowisk odpadów oraz w sąsiedztwie zakładów przemysłowych, szczególnie hut miedzi, cynku i ołowiu.
Innym źródłem zanieczyszczenia gleb jest nieodpowiednie nawożenie mineralne. Nadmiar nawozów działa szkodliwie na glebę i na organizmy w niej żyjące, narusza równowagę między naturalnymi składnikami gleby i może prowadzić do zasolenia, zakwaszenia, nadmiernego wzrostu zawartości związków azotu i fosforu. Przy intensywnej uprawie roślin może dochodzić do tzw. zmęczenia gleby, które objawia się dużym spadkiem plonów i pogorszeniem ich jakości. Następuje ograniczenie pobierania przez rośliny substancji pokarmowych z gleby oraz zmniejszenie ich odporności na choroby. Do podstawowych form degradacji gleby zalicza się również erozję. Upraszczając można powiedzieć, że jest to proces niszczenia powierzchni skorupy ziemskiej wywołany przez wiatr, wodę i lodowce. Dwa główne jej typy to erozja wodna - spowodowana głównie przez opady atmosferyczne i erozja wietrzna - wywołana przez wiatr. Erozja doprowadza do zmniejszenia w glebie zawartości materii organicznej i substancji pokarmowych, a także do pogorszenia jej struktury. Dlatego wycinanie lasów, zwiększanie terenów pól uprawnych, przeznaczanie nieodpowiednich obszarów pod uprawę (stoków silnie nachylonych), niewłaściwa orka wzdłuż stoków, nadmierne wypasanie bydła i owiec to tylko niektóre przyczyny erozji.

Wymienione zagrożenia gleby mogą być przyczyną utraty środowiska życia dla wielu roślin i zwierząt, a w konsekwencji ich zagłady. Powodują także zaburzenia w funkcjonowaniu ekosystemów, zakłócając równowagę biologiczną.

W ekosystemie leśnym sygnałem zmian w środowisku są uszkodzenia drzew - lasy iglaste rosną zazwyczaj na glebie bardziej kwaśnej i są mniej odporne na kwaśne deszcze. Ściółka tych lasów rozkłada się bardzo wolno, a gleba jest uboga w substancje odżywcze i ma niewielkie możliwości zobojętniania kwaśnych odpadów. Do zakwaszonej wody w glebie przenika wiele pierwiastków metali (np. glin, cynk, kadm, rtęć i ołów). Taki kwaśny roztwór zawierający trujące metale zabija wiele organizmów glebowych, m.n. grzyby żyjące w symbiozie z korzeniami drzewa. Najwrażliwszym drzewem jest jodła. U świerka pierwszym objawem uszkodzeń jest zmiana koloru igieł na żółte i brązowe. Później obserwuje się wypuszczanie pędów zastępczych. Dalsze zmiany są związane z obumieraniem korzeni i osłabieniem odporności pnia na złamanie. U sosny również występuje przebarwienie igieł i przerzedzenie korony. Buk jest drzewem, które także doznaje dużych uszkodzeń. Uszkodzone drzewa wcześniej tracą liście, na ich korze tworzą się pęknięcia i guzy, zmienia się też typ rozmieszczenia gałęzi. Wraz z wodą deszczówką zanieczyszczenia przedostają się do gleby. Zbyt duża kwasowość gleby zakłóca pobieranie wody przez rośliny, ogranicza ich wprost i powoduje obumieranie lub osłabienie drzew. Takie drzewa są atakowane przez szkodniki, charakteryzują się również większą wrażliwością na niekorzystne zmiany klimatu (silne mrozy, długotrwałą suszę). Przykładem może być klęska ekologiczna lasów sudeckich, wywołana silnym zanieczyszczeniem powietrza, zakwaszeniem gleby, skażeniem wód podziemnych fluorem, siarkowodorem i związkami azotowymi. Na tak zmienionych glebach niemożliwe jest odnawianie się drzewostanów.

Glebę można chronić przez:
- w prawidłowe zabiegi rolnicze (uprawowe),
- stosowanie odpowiednich płodozmianów,
- właściwa rozmieszczenie użytków rolnych i leśnych,
- wapnowanie gleb zakwaszonych,
- przeciwdziałanie erozji,
- rekultywację (odnowę) terenów zdewastowanych,
- wykorzystanie mineralnych surowców odpadowych pojawiających się przy wydobyciu węgla, żelaza, miedzi, cynku i ołowiu,
- zagospodarowanie odpadów komunalnych przez ich utylizację i kompostowanie oraz oczyszczanie ścieków.