Wojciech KRZAKLEWSKI, Marcin PIETRZYKOWSKI, Tomasz

WARSZTATY 2005 z cyklu: Zagrożenia naturalne w górnictwie
____________________________________________________________________________
Mat. Symp. str. 145 – 156
Wojciech KRZAKLEWSKI, Marcin PIETRZYKOWSKI, Tomasz FRUKACZ
Akademia Rolnicza, Kraków
Charakterystyka PEW i pH odpadów paleniskowych z Elektrowni
"Bełchatów" zdeponowanych na składowisku "Lubień"
Streszczenie
Celem prezentowanej pracy była charakterystyka zmienności przestrzennej i głębokościowej wartości pH i PEW (przewodności elektrycznej właściwej) odpadów paleniskowych
zdeponowanych na wybranym fragmencie składowiska "Lubień" elektrowni "Bełchatów"
w aspekcie oceny warunków rekultywacji biologicznej. Ogólnie odpady paleniskowe zaliczane
są do grupy obiektów o wysokim stopniu trudności rekultywacji biologicznej, ponieważ
charakteryzują się licznymi niekorzystnymi dla wzrostu roślin właściwościami fizycznymi
i chemicznymi przy ich dużej zmienności pionowej i przestrzennej. Spośród tych właściwości
istotne znaczenie dla wprowadzania roślin ma nadmiernie alkaliczny odczyn (pH) odpadów
i zbyt wysokie stężenie soli. Na podstawie wyników uzyskanych w ramach badań
prowadzonych na obszarze 21 ha stwierdzono występowanie zmienności powierzchniowej
i głębokościowej pH i PEW. W oparciu o uzyskane wyniki określono stopnie trudności
rekultywacji biologicznej oraz zestawiono ich powierzchniowy udział i przedstawiono
rozmieszczenie przestrzenne.
1. Wstęp
1.1. Składowiska popiołów paleniskowych jako problem dla środowiska naturalnego
Podstawowymi odpadami w procesie produkcji energii elektrycznej są popioły i żużle ze
spalania węgla kamiennego lub brunatnego. W Polsce powierzchnia składowisk, na których
zdeponowane są odpady paleniskowe wynosi obecnie ponad 4000 ha. Z uwagi na istniejące
zagrożenia jakie niesie za sobą gospodarka tego rodzaju odpadami (np. zapylenie popiołem
między innymi osiedli, urządzeń komunalnych czy pobliskich obszarów uprawnych) dąży się
do zminimalizowania zagrożenia dla środowiska.
Ogólnie wszelkie składowiska pozbawione szaty roślinnej, szczególnie zbudowane z utworów drobnoziarnistych, niekorzystnie oddziaływają na środowisko (Greszta i Morawski 1980).
Stąd od lat podejmowane były doświadczenia nad biologiczną stabilizacja i rekultywacją
składowisk odpadów paleniskowych oraz ich wpływem na środowisko. Między innymi
prowadzono badania nad monitorowaniem koncentracji metali ciężkich w odpadach
paleniskowych w ramach programu badawczego FAO (Kress i in. 1996). Badano też wpływ
zawartości pierwiastków śladowych w popiołach dla wzrostu roślin i ich kumulację w tkankach

PEW przewodność elektryczna właściwa (ang. Electrical Conductivity EC), przewodność wodnych roztworów soli
_______________________________________________________________
145
W. KRZAKLEWSKI, M. PIETRZYKOWSKI, T. FRUKACZ – Charakterystyka pH i PEW ...
____________________________________________________________________________
roślinnych (Kluczyński 1973; Carlson i Adriano 1991; Arthur i in. 1992; Menon i in. 1992;
Nass i in. 1993).
1.2. Problem rekultywacji składowisk odpadów paleniskowych
Z punktu widzenia realizacji rekultywacji biologicznej, odpady paleniskowe składowane
nieselektywnie, charakteryzują się wieloma niekorzystnymi dla wzrostu roślin i bardzo
zmiennymi w przekroju poziomym i pionowym właściwościami fizycznymi i chemicznymi
(m.in. dużą podatnością na cementację, złymi stosunkami powietrzno-wodnymi, nadmiernie
alkalicznym odczynem) i są podatne na erozję wietrzną i wodną. Często w połączeniu z niekorzystnymi warunkami klimatycznymi rejonów lokalizowania składowisk (np. centralna Polska
- niskie sumy opadów) stopień trudności rekultywacji biologicznej tego typu obiektów jest
bardzo wysoki. W większości przypadków praktycznie niemożliwa jest rekultywacja dla
leśnego zagospodarowania wyłącznie metodami biologicznymi.
W ramach rekultywacji biologicznej składowisk popiołów prowadzone były dotychczas
próby nad stabilizacją ich powierzchni i przeciwdziałaniu erozji eolicznej poprzez stosowanie
uszczelniającej pokrywy z emulsji bitumicznych, asfaltowych i innych tego rodzaju substancji
oraz nad zadarnianiem roślinnością trawiastą bądź wprowadzaniem gatunków drzewiastych po
wcześniejszym zastosowaniu warstwy izolacyjnej z ziemi mineralnej (Junor 1978; Carlson
i Adriano 1993). W Niemczech w rekultywacji osadników popiołowych powszechnie
stosowano metodę izolacji z odpowiednim uwarstwieniem o miąższości ok. 4 m (warstwa iłów,
warstwa drenująca i warstwa ziemi urodzajnej).
W literaturze podawane były liczne doniesienia o stosowaniu w rekultywacji odpadów
paleniskowych osadów pościekowych zwłaszcza pochodzenia komunalnego (Siuta 1978, 1997;
Li i Wong 1995; Wong 1995; Seong i in. 1996), bądź różnego rodzaju innych odpadów
organicznych i utworów mineralnych (Brodie i in. 1996).
Zastosowanie metody z pokryciem osadów potencjalnie produktywnymi utworami w rejonie bełchatowskim byłoby trudne do realizacji. Wprawdzie do tego przedsięwzięcia możliwe
jest wykorzystanie utworów nadkładu z pobliskiej Kopalni Węgla Brunatnego „Bełchatów”,
jednak jak oceniono wstępnie, koszty tej operacji będą zbyt wysokie. Nadto Kopalnia Węgla
Brunatnego „Bełchatów”, z uwagi na konieczność „wypłycenia” odkrywek końcowych
„Bełchatów” i „Szczerców”, nie dysponuje nadwyżkami mas odpowiednich skał nadkładu, co
dodatkowo komplikuje przedsięwzięcie.
W ostatnim czasie zaistniała konieczność opracowania metod rekultywacji zmierzających
do wytworzenia in situ substratów pełniących funkcję gleby na drodze polepszenia
właściwości fizycznych i chemicznych składowanych popiołów paleniskowych. Chodzi o docelowe wprowadzenie roślinności drzewiastej (w przypadku zagospodarowania leśnego), bądź
zieleni niskiej dla stabilizacji.
Dotychczasowe rezultaty badań prowadzonych przez różnych autorów krajowych i zagranicznych oraz badania własne wskazują, że możliwa jest, poprzez właściwie dobrane i wykonane zabiegi techniczne i biologiczne, skuteczna rekultywacja odpadów paleniskowych metodą
bezglebową, zapewniającą dynamiczny wzrost inicjalnych zbiorowisk roślinnych
rozwijających się sukcesywnie w ekosystem leśny (Junor 1978; Greszta i Morawski 1980;
Krzaklewski 1988; Kozłowska 1995; Krzaklewski i in. 1996; Kowalik i in. 2001).
Składowisko odpadów paleniskowych "Lubień" Elektrowni "Bełchatów" (około 400 ha,
w tym 300 ha wierzchowina) jest planowane do przekazania w 2010 roku dla leśnego kierunku
_______________________________________________________________
146
WARSZTATY 2005 z cyklu: Zagrożenia naturalne w górnictwie
____________________________________________________________________________
zagospodarowania. Obecnie pozbawione jest ono na większości powierzchni trwałej pokrywy
roślinnej zabezpieczającej przed erozją, jednak przeprowadzona w ostatnim czasie ocena
roślinności drzewiastej na powierzchniach doświadczalnych z różnymi podłożami popiołowonakładowymi założonymi w latach 90-tych, wskazywała na pozytywne efekty wykonanych
zabiegów w postaci dobrego wzrostu nasadzeń sosny zwyczajnej i brzozy brodawkowatej oraz
stopniowy rozwój inicjalnych poziomów próchnicznych. Na aktualnie nieeksploatowanych
powierzchniach, w tym tzw. "strefach plażowych" pól stwierdzono pojawianie się roślinności
z sukcesji samorzutnej, przede wszystkim trzcinnika piaskowego, rezedy żółtej i mchów (Gaik
2004).
Ogólnie skład chemiczny odpadów paleniskowych i ich właściwości fizyczne
charakteryzuje znaczne zróżnicowane. Wartości pH i PEW (przewodnictwo elektryczne
właściwe) obok innych właściwości odgrywają istotną rolę w aspekcie rekultywacji
biologicznej bez stosowania nadkładu ziemi mineralnej. Według T. Skawiny utwory
przeznaczone do rekultywacji o pH w H2O ponad 8,5 są fitotoksyczne. Stąd celem
prezentowanej pracy była ocena zmienności przestrzennej i głębokościowej pH i PEW
odpadów paleniskowych na wybranym fragmencie składowiska "Lubień", w aspekcie
przyszłych działań zmierzających do opracowania metody rekultywacji biologicznej
przedmiotowego obiektu bez stosowania pokrycia utworami potencjalnie produktywnymi.
2. Materiał i metody
2.1. Lokalizacja i warunki przyrodnicze terenu badań
Składowisko odpadów paleniskowych „Lubień” umiejscowione zostało na terenie Gminy
Kleszczów w odległości około 3 km na zachód od elektrowni i około 12 km na południowy
zachód od Bełchatowa, w rejonie wsi Rogowiec, Karolów i Bogumiłów. Od zachodu, północy,
południa oraz częściowo wschodu składowisko graniczy z terenami leśnymi. Najbliższe trwałe
zabudowania znajdują się w odległości około 1,2 km na południowy wschód od granicy
składowiska – w miejscowości Rogowiec. Miejscowy plan zagospodarowania przestrzennego
kwalifikuje obszar zajmowany przez składowisko „Lubień” jako tereny strefy przemysłowej,
przeznaczone na tereny składowania odpadów popiołu i żużla wraz ze strefą ochronną o szerokości 500 m.
Pierwotnie teren lokalizacji samego składowiska stanowił naturalną nieckę otwartą od
strony północno-wschodniej, otoczoną pagórkami i wydmami piaszczystymi. Obecnie Kotlina
Szczercowska ulega znacznym przekształceniom antropogenicznym na skutek intensywnej
eksploatacji węgla brunatnego oraz rozbudowy obiektów Elektrowni Bełchatów.
Sieć hydrograficzna terenu jest zróżnicowana. Składowisko „Lubień” położone jest w dorzeczu
rzeki Widawki (Krasińska 2002).
Pod względem regionalizacji przyrodniczo-leśnej składowisko znajduje się w ŁódzkoOpoczyńskiej dzielnicy przyrodniczo-leśnej charakteryzującej się niekorzystnymi z punktu
widzenia rekultywacji tego rodzaju obiektów warunkami klimatycznymi (niska suma opadów
atmosferycznych) (Trampler i in. 1990), stąd stopień trudności rekultywacji przedmiotowego
obiektu jest bardzo wysoki. Praktycznie niemożliwa jest rekultywacja dla leśnego
zagospodarowania wyłącznie metodami biologicznymi.
Na składowisku odpadów paleniskowych "Lubień" zastosowano hydrauliczny system
odpopielania i odżużlania. Ze względu na budowę składowisko zaliczane jest do
_______________________________________________________________
147
W. KRZAKLEWSKI, M. PIETRZYKOWSKI, T. FRUKACZ – Charakterystyka pH i PEW ...
____________________________________________________________________________
nadpoziomowych tzn. takich, na których zwierciadło gromadzonych wód lub szlamów leży
powyżej naturalnego poziomu terenu przyległego. Składowisko składa się z czterech
nieuszczelnionych pól eksploatowanych etapami w cyklu zapełnianie, osuszanie, podnoszenie
wałów. W chwili obecnej w Elektrowni Bełchatów istnieją dwa układy transportu
i składowania odpadów paleniskowych układ pneumatycznego odpopielania i transportu
popiołu podajnikami taśmowymi do odkrywki Kopalni Węgla Brunatnego Bełchatów (trafia
tam około 70 % całości odpadów paleniskowych) oraz układ hydraulicznego transportu żużla
i popiołu na składowisko „Lubień” (około 30% odpadów paleniskowych). Ilość odpadów
paleniskowych składowanych na składowisku „Lubień’ zmniejsza się sukcesywnie z 4,1 mln
ton w 1988 roku do 0,922 mln ton w 2003 roku (Frukacz 2003).
Składowisko odpadów paleniskowych „Lubień” to obiekt pracujący w układzie
hydraulicznym odpopielania i odżużlania, o zamkniętym obiegu wody. Medium transportujące
odpady paleniskowe tworzą: ścieki technologiczne z elektrowni oraz woda z rzeki Widawki
pobierana przez pompownię „Słok”. Ścieki i wody uzupełniają na bieżąco niedobory w obiegu
hydroodpopielania, powstające w wyniku infiltracji w podłoże składowiska. Pulpa wodnościekowa popiołów i żużli kierowana jest z pompowni bagrowej na terenie Elektrowni
Bełchatów na poszczególne kwatery składowiska gdzie następuje rozpływ pulpy i sedymentacja frakcjonalna.
2.2. Metodyka prac terenowych
Badania w terenie przeprowadzone zostały w sierpniu 2003 roku. Na polu nr 3 na
fragmencie plaży osadnika odpadów paleniskowych "Lubień" założono siatkę kwadratów
o wymiarach 50 x 50 m obejmującą powierzchnię 21 ha (rys. 2.1).
Następnie pobrano próbki każda o masie około 0,5 kg ze 100 punktów z węzłów siatki
kwadratów przy użycia świdra glebowego (zestaw Eijkelkamp) z sześciu warstw (0 – 20 cm;
20 – 40 cm; 40 – 60 cm; 60 – 80 cm; 80 – 100 cm; 100 – 120 cm ). W niektórych przypadkach
z powodu silnej kompakcji odpadów w poszczególnych warstwach pobrano mniej niż 100
próbek. Ogółem do badań laboratoryjnych pobrano prawie 600 próbek.
2.3. Metodyka analiz laboratoryjnych i opracowania wyników
Pobrany materiał został wysuszony do stanu powietrznie suchego, następnie przesiany
przez sito w celu pozbawienia popiołu części innego pochodzenia. Materiał silnie
scementowany został przetarty. W próbkach oznaczono pH w H2O potencjometrycznie
(proporcja gleba – roztwór 1 : 2,5 tj. 25 gramów próbki zalane zostało 50 ml wody
destylowanej) oraz PEW - przewodność elektryczną właściwą, oznaczono konduktometrycznie
w roztworze wodnym (25 gramów próbki zalane zostało 100 ml wody destylowanej).
Uzyskane wyniki dotyczące pH i PEW w poszczególnych warstwach odpadów w 100 punktach
rozmieszczonych na powierzchni badanego fragmentu składowiska (rys.2.1.) przeniesiono do
bazy danych w formacie dBase. Następnie przy wykorzystaniu narzędzi Systemów Informacji
Przestrzennej ArcGIS ArcView 8 wraz z rozszerzeniem Spatial Analyst dokonano
zobrazowania przestrzennego badanych cech i interpolacji z wykorzystaniem metody IDW
(Inverse Distance Weighted) z uwzględnieniem granic. Dla badanych cech obliczono statystyki
podstawowe w przy użyciu oprogramowania Statistica 6.1. Profile podłużne dla wszystkich
sześciu warstw wykonano wzdłuż linii łączącej punkty nr 22, 25, 29, 33, 38, 44, 50, 78, 79, 80,
_______________________________________________________________
148
WARSZTATY 2005 z cyklu: Zagrożenia naturalne w górnictwie
____________________________________________________________________________
81, 82, 83, 84, 85. Profile poprzeczne natomiast wykonane zostały w oparciu o punkty nr 17,
48, 49, 50, 51, 52, 53, 54 (rys. 2.1).
Rys. 2.1. Schemat rozmieszczenia punktów poboru próbek oraz miejsca wykonania profili podłużnych
na fragmencie składowiska odpadów paleniskowych "Lubień"
Fig. 2.1. A diagram of sampling point distribution and points of longitudinal profile taking on a fragment
of the Lubień furnace waste storage area
3. Wyniki badań
3.1. Zróżnicowanie odpadów paleniskowych pod względem wartości pH H2O
Wartości pHH2O odpadów paleniskowych (popiołów) w warstwie 0 – 20 cm zawierała się
w granicach: od 7,7 do 11,8, a średnio wynosiły 8,7. Najniższe wartości pH H2O w warstwie 0 –
20 cm wystąpiły na wschodniej i północno-wschodniej części badanej powierzchni, najwyższe
zaś w południowej i zachodniej części obiektu. Ogólnie wierzchnia warstwa popiołów
wykazywała alkaliczny odczyn, jednak wartości pHH2O były niższe w stosunku do warstwy
głębszej tj. 20 – 40 cm, w której mieściły się w zakresie od 7,7 do 10,8 a średnio wynosiły 8,9.
W warstwie 20 – 40 cm stwierdzono najwyższe wartości pHH2O spośród wszystkich warstw do
głębokości 120 cm.
W warstwie 40 - 60 cm wartości pHH2O mieściły się w zakresie od 7,6 do 12,4 (najwyższa
pomierzona wartości pHH2O spośród wszystkich 600 badanych próbek) a średnio wynosiły 8,8.
Ogólnie pHH2O w tej warstwie było stosunkowo mało zróżnicowane i w większości
przypadków mieściło się w zakresie od 8 do 9 jednostek. Pod względem przestrzennego
zróżnicowania najwyższe wartości pHH2O (przekraczające 10) w warstwie 40 - 60 cm wystąpiły
na zachodnim obrzeżu oraz na fragmencie przy wschodniej krawędzi obiektu.
_______________________________________________________________
149
W. KRZAKLEWSKI, M. PIETRZYKOWSKI, T. FRUKACZ – Charakterystyka pH i PEW ...
____________________________________________________________________________
Tabela 3.1.
Statystyki opisowe dla wartości pH i PEW w próbkach odpadów paleniskowych pobranych z warstw do
głębokości 120 cm na składowisku "Lubień"
Table 3.1.
Base statistics for pH and electrical conductivity of furnace waste samples (120 cm depth) from the
Bełchatów power-plant on the Lubień waste storage area
Statystyki opisowe dla wartości pH w H2O
N
Poziom
Ważnych
Średnia
Minimum
Maximum
Warianc.
Odch.Std
Błąd
standard
Wsp.
zmienności
0-20
100
8,68
7,72
11,79
0,670642
0,818927
0,081893
9,43%
21-40
100
8,85
7,66
10,79
0,499337
0,706638
0,070664
7,99%
41-60
100
8,81
7,62
12,37
0,519571
0,720812
0,072081
8,18%
61-80
100
8,77
7,58
12,23
0,532340
0,729616
0,072962
8,32%
81-100
98
8,69
6,33
10,28
0,455243
0,674717
0,068157
7,76%
101-120
96
8,64
6,32
11,37
0,430806
0,656358
0,066989
7,59%
0-20
100
873,22
105
1810
215379,1
464,0895
46,40895
53%
21-40
100
971,91
182
1754
118984,3
344,941
34,4941
35%
41-60
100
1025,66
195
3780
198297,5
445,306
44,5306
43%
61-80
100
1030,03
122
3420
162723
403,3894
40,33894
39%
81-100
98
954,296
228
2003
89569,7
299,282
30,23204
31%
100-120
96
983,135
186
1673
82632,5
287,4588
29,33864
29%
Statystyki opisowe dla wartości PEW
W warstwie 60 – 80 cm wartości pHH2O mieściły się w zakresie od 7,6 do 12,2 a średnio
wyniosły 8,8 i były nieznacznie wyższe w stosunku do warstwy głębszej. Pod względem
przestrzennego zróżnicowania najniższe wartości pHH2O w warstwie 60 – 80 cm wystąpiły
w części północno-wschodniej, a najwyższe (powyżej 10) na obrzeżach w części zachodniej
badanego obiektu. W warstwie 80 – 100 cm wartości pHH2O mieściły się w zakresie od 6,3 do
10,3 a średnio wyniosły 8,7 i były nieznacznie wyższe od wartości średnich pH w niższej
warstwie tj. 100 – 120 cm. Przestrzenne zróżnicowanie badanej cechy w warstwie 80 - 100 cm
wskazywało, że najwyższe wartości (przekraczające 10) występowały w środkowej i zachodniej części, a najniższe (poniżej 8) w części północnej badanego obiektu. W warstwie
najgłębszej tj. 100 – 120 cm średnia wartość pH mierzonego w H2O wynosiła 8,6.
Przestrzennie najwyższe wartości pH (powyżej 10) wystąpiły w zachodnich i środkowych
rejonach badanej powierzchni.
Uśrednione wartości pH dla każdego ze stu punktów (średnia dla danego punktu ze
wszystkich sześciu głębokości do 120 cm) kształtowały się w zakresie od 7 do 10,5 jednostki.
Ogólnie pod względem powierzchniowego zróżnicowania największą część badanego obszaru
zajmowały fragmenty odpadów paleniskowych o pHH2O w zakresie od 8,5 do 9 (łącznie ok.
8,4 ha). Około 50% badanej powierzchni zajmowały obszary o pH w granicach 8 - 8,5 (łącznie
ok. 5,8 ha) i 9 – 9,5 (łącznie ok. 5,3 ha). Najmniejszą część zajmowały tereny o pH
przekraczającym 9,5 (razem ok. 1,1 ha) i o pH poniżej 8 (tylko ok. 0,5 ha) (rys. 3.1).
W profilu podłużnym (rys.3.2) i poprzecznym wartości pH H2O w większości punktów
utrzymywały się na zbliżonym poziomie w granicach od 8 do 9 jednostki na całej głębokości.
_______________________________________________________________
150
WARSZTATY 2005 z cyklu: Zagrożenia naturalne w górnictwie
____________________________________________________________________________
Rys. 3.1. Zróżnicowanie przestrzenne wartości pH w H2O uśrednionych dla 6 warstw (głębokość 0 –
120 cm) na fragmencie składowiska odpadów paleniskowych "Lubień"
Fig. 3.1. Spatial diversity of pH in H2O averaged for 6 layers (depth 0 - 120 cm) on a fragment of the
Lubień furnace waste storage area
Rys. 3.2. Zróżnicowanie wartości pH w H2O w przekroju podłużnym (głębokość 0 - 120 cm) na
fragmencie składowiska odpadów paleniskowych "Lubień"
Fig. 3.2. pH diversity in H2O in a longitudinal section (depth 0 - 120 cm) on a fragment of the Lubień
furnace waste storage area
_______________________________________________________________
151
W. KRZAKLEWSKI, M. PIETRZYKOWSKI, T. FRUKACZ – Charakterystyka pH i PEW ...
____________________________________________________________________________
3.2. Zróżnicowanie odpadów paleniskowych pod względem wartości PEW
Średnie wartość PEW warstwy odpadów paleniskowych na głębokości 0 – 20 wynosiły
873 [µ·S cm–1] i były zdecydowanie najniższe w porównaniu z warstwami głębszymi. W żadnym przypadku w warstwie 0 – 20 cm PEW nie przekroczyło wartości 2000 [µ·S cm–1]
uznawanej za nadmierną z punktu widzenia wegetacji roślin, a w większości przypadków PEW
nie przekraczało 1000 [µ·S cm–1]. Ogólnie jednak stwierdzono w tej warstwie szeroki zakres
wartości PEW w granicach od 105 do 1810 [µ·S cm–1]. Pod względem przestrzennego
zróżnicowania najniższe wartości PEW w warstwie 0 - 20 cm wystąpiły we wschodniej i południowej a najwyższe w północnej, północno-zachodniej i środkowej części obiektu. Wartości
PEW w warstwie 20 - 40 cm mieściły się w zakresie od 1754 do 182 [µ·S cm –1], a średnio
wynosiły 972 [µ·S cm–1] i były wyższe o prawie 100 [µ·S cm –1] w stosunku do warstwy
wierzchniej (tj. 0 – 20 cm). Ogólnie PEW w tej warstwie w większości przypadków mieściło
się w zakresie od 750 do 1500 [µ·S cm–1] i nie przekraczało przyjmowanego progu
fitotoksyczności. Tylko na niewielkich fragmentach na północy i w środku powierzchni
wartości PEW przekraczały granicę 2000 [µ·Scm –1] uznawaną za fitotoksyczną. Fragmenty
powierzchni z PEW w warstwie 20 - 40 cm mniejszym od 500 [µ·Scm –1] występowały na
północnym-wschodzie badanego obiektu. W głębszej warstwie tj. 40 - 60 w większości
przypadków PEW odpadów mieściło się w granicach 750 do 1500 [µ·S cm–1], jednak wartości
średnie były stosunkowo wysokie i wynosiły 1026 [µ·S cm–1]. Najniższe wartości PEW (195
[µ·S cm–1]) wystąpiły głównie na północno-wschodnim fragmencie obiektu. Maksymalna
pomierzona wartość PEW popiołów w tej warstwie przekroczyła znacznie próg
fitotoksyczności i wyniosła 3780 [µ·S cm–1], jednak tak wysokie wartości PEW w tej warstwie
wystąpiły tylko na niewielkim fragmencie we wschodniej części obiektu. Warstwa popiołów
na głębokości 60 – 80 cm charakteryzowała się najwyższymi wartościami PEW w całym
profilu do 120 cm. W przeważającej liczbie przypadków PEW odpadów z tej głębokości
przekraczało 1000 [µ·S cm–1], a najwyższe wartości wynosiły nawet powyżej 3400 [µ·S cm–1].
Maksymalne wartości PEW odpadów korespondowały z najwyższymi stwierdzonymi
wartościami pHH2O w punktach pomiarowych i miało to miejsce na zachodnich krańcach
badanego obiektu. Najniższa wartość PEW w tej warstwie wyniosła 228 [µ·S cm–1].
W warstwie odpadów na głębokości 80 - 100 cm PEW przyjmowało wartości w zakresie od
228 [µ·S cm–1] do 2003 [µ·S cm–1] i w zasadzie wartości fitotoksyczne były przekraczane
minimalnie w niewielkiej liczbie przypadków. Ogólnie w większości punktów badawczych
w tej warstwie wartości PEW mieściły się w zakresie od 750 do 1500 [µ·S cm –1], a średnio
wynosiły 954 [µ·S cm–1]. Najwyższe wartości PEW występowały na środkowo - zachodnim
fragmencie powierzchni. W warstwie popiołów na głębokości 100 – 120 cm PEW mieściło się
w zakresie od 186 do 1673 [µ·S cm–1], a średnio wynosiło 983 [µ·S cm–1]. W większości
punktów PEW w tej warstwie mieściło się w zakresie od 500 do 1250 [µ·S cm–1], jedynie
niewielkie fragmenty w środkowej i południowej części badanego obszaru odznaczały się
PEW przekraczającym 1500 [µ·S cm–1].
Przestrzenna analiza zróżnicowania wartości PEW uśrednionych z całego profilu do
głębokości 120 cm dla punktów pozwoliła oszacować, że na obszarze 8,1 ha wystąpiło PEW
w zakresie 750 – 1000 [µ·S cm–1], na powierzchni 7,3 ha PEW w zakresie 1000 - 1250
[µ·S cm–1]. Najmniej powierzchniowo (tj. ok. 0,2 ha) zajmowały obszary gdzie PEW mieściło
się w za-kresie 1500 – 1750 [µ·S cm–1] oraz 250 – 500 [µ·S cm–1] (tj. 0,1 ha). Pozostała część
_______________________________________________________________
152
WARSZTATY 2005 z cyklu: Zagrożenia naturalne w górnictwie
____________________________________________________________________________
to powierzchnie gdzie PEW wynosiło od 1250 do 1500 [µ·S cm–1] (ok. 2,8 ha) i od 500 do 750
[µ·S cm–1] ( również ok. 2,8 ha ).
Rys. 3.3. Zróżnicowanie przestrzenne wartości PEW uśrednionych dla 6 warstw (głębokość 0 - 120 cm)
na fragmencie składowiska odpadów paleniskowych "Lubień"
Fig. 3.3. Spatial diversity of electrical conductivity averaged for 6 layers (depth 0 - 120 cm) on
a fragment of the Lubień furnace waste storage area
Rys. 3.4. Zróżnicowanie wartości PEW w profilu podłużnym (głębokość 0 - 120 cm) na fragmencie
składowiska odpadów paleniskowych "Lubień"
Fig. 3.4. Electrical conductivity diversity of in a longitudinal section (depth 0 - 120 cm) on a fragment of
the Lubień furnace waste storage area
_______________________________________________________________
153
W. KRZAKLEWSKI, M. PIETRZYKOWSKI, T. FRUKACZ – Charakterystyka pH i PEW ...
____________________________________________________________________________
Pod względem zmienności PEW w profilu podłużnym (rys. 3.4.) na całej głębokości do
120 cm wykazywało niewielkie zróżnicowanie, jednak zauważalne było, że PEW wraz z
przechodzeniem do coraz niższych warstw utrzymywało się na bardziej wyrównanym
poziomie. W profilu poprzecznym zmienność wartości PEW miała podobny przebieg.
4. Podsumowanie
Odczyn badanych odpadów paleniskowych do głębokości 120 cm na badanej około 21 ha
powierzchni był przeważnie alkaliczny, a wartości pHH2O wahały się w zakresie od 6,3 do 12,4.
Średnia wartość pHH2O dla wszystkich próbek wyniosła 8,8, a więc przekraczała wartość
uznawaną za fitotoksyczną dla większości roślin. W ramach rekultywacji biologicznej
należałoby przede wszystkim dążyć do obniżenia wartości pHH2O optymalnie do poziomu
około 7 tj. odczynu obojętnego. Średnia wartość przewodności elektrycznej właściwej
wyniosła dla wszystkich przebadanych próbek 973 S, i były to wartości niekorzystne
z punktu widzenia wegetacji roślin i rekultywacji biologicznej. Generalnie jednak PEW
badanych próbek, mimo że przybiera zbyt wysokie wartości, to z nielicznymi wyjątkami
zasadniczo nie przekraczało wartości fitotoksycznych tj. ponad 2000 [µ·S cm–1]. Wierzchnia
warstwa odpadów (0 – 20 cm) cechowała się w większości przypadków niższymi wartościami
PEW i pHH2O w stosunku do warstw głębszych za wyjątkiem warstwy najgłębszej (100 – 120
cm) i choć były to różnice nieznaczne to z punktu widzenia rekultywacji biologicznej mogą
mieć one znaczenie. Uzyskane wyniki analiz przestrzennego zróżnicowania wartości pH H2O
i PEW odpadów paleniskowych mogą znaleźć wykorzystanie przy planowaniu rekultywacji
biologicznej. Potencjalnie najniższy stopień trudności rekultywacji będzie na powierzchni
gdzie pHH2O (średnio z profilu do głębokości 120 cm) było niższe od 8,5, a więc na
powierzchni 6,3 ha (30%). Powierzchnie gdzie stopień trudności rekultywacji będzie wysoki
(pHH2O powyżej 9,5) zajmują jedynie 1,1 ha, co stanowi ok. 5,3%. Na pozostałych 13,8 ha (ok.
65%) badanej powierzchni pHH2O wahało się w granicach 8,5 – 9,5 co pozwalałoby sądzić, że
stopień trudności rekultywacji będzie nieco mniejszy. Podobnie jeśli chodzi o PEW, można
wyróżnić obszary składowiska z wyższym stopniem trudności rekultywacji, gdzie zasolenie
przekroczyło 1000 i powierzchniowo zajmowały one na badanym fragmencie 10,3 ha (tj.
48,4%). Nieco lepsze warunki dla wzrostu roślin mogą wystąpić w strefie gdzie PEW nie
przekraczało 1000 [µ·S cm–1], tj. na powierzchni 10,9 ha (51,6%). Ogólnie w oparciu o uzyskane wyniki można stwierdzić, że stopień zmienności pH i PEW na badanej części
składowiska odpadów paleniskowych elektrowni „Bełchatów” jest wyraźny, choć jego
znaczenie dla postępowania rekultywacyjnego powinno dotyczyć, jak można przypuszczać,
przede wszystkim fragmentów z ekstremalnie podwyższonym pH tj. ponad 9,0 i PEW ponad
1500 S. Biorąc pod uwagę powyższą kategoryzację stopni trudności rekultywacji łącznie na
podstawie pHH2O i PEW można szacować wstępnie, że na badanym fragmencie składowiska
o powierzchni 21 ha około 6 do 10 ha stanowić będzie większy problem dla wprowadzenia
roślinności. Przestrzennie obszary o najtrudniejszych warunkach rekultywacji biologicznej
występują na zachodnich obrzeżach obiektu.
Literatura
[1]
Arthur M.A., Rubin G., Woodbury P.B. 1992: Uptake and accumulation of selenium by terrestrial
plants growing on a coal fly ash landfill. 2. Forage and root crops. Environmental Toxicology and
Chemistry (USA). Vol. 11 (9) 1289 - 1299.
_______________________________________________________________
154
WARSZTATY 2005 z cyklu: Zagrożenia naturalne w górnictwie
____________________________________________________________________________
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[20]
Brodie H. L., Carr L. E., Christiana G. A., Udinskey J. R. 1996: Manufacture of artificial soil by
composting coal fly ash and bottom ash with poultry litter. Bertoldi M., Sequi P., Lemmes B., Papi
T. (eds.). The science of composting: Part 1. Glasgow (United Kingdom). Blackie Academic and
Professional, 603 – 611.
Carlson C. L., Adriano D. C. 1991: Growth and elemental content of two tree species growing on
abandoned coal fly ash basins. Journal of Environmental Quality (USA). Vol. 20 (3), 581 - 587.
Frukacz T. 2003: Kształtowanie się wartości pH I PEW w odpadach paleniskowych Elektrowni
"Bełchatów" S.A. składowanych na osadniku "Lubień", m.s., praca magisterska, Archiwum Katedry
Ekologii Lasu AR w Krakowie.
Gaik G. 2004: Ocena dotychczasowej rekultywacji składowiska popiołów "Lubień" na przykładzie
powierzchni doświadczalnych założonych w 1995 r. m.s., praca inżynierska, Archiwum Katedry
Ekologii Lasu AR w Krakowie.
Greszta J., Morawski S. 1980: Zagospodarowanie popiołów dla renowacji środowiska naturalnego.
Nauka dla Wszystkich nr 325, PAN., 1 – 55.
Junor R. S. 1978: Control of wind erosion on coal ash. Journal of the Soil Conservation Service of
New South Wales., 34 (1), 8 – 13.
Kluczyński B. 1973: Rozwój siewek wybranych gatunków drzew i krzewów na popiołach
energetycznych w elektrowni „Halemba” w doświadczeniu wazonowym. Arboretum Kórnickie,
Rocz. XVIII.
Kowalik S., Wójcik J., Tymińska-Zawora K. 2001: Wpływ uwodnionych osadów ściekowych na
właściwości chemiczne popiołów ze spalania węgla kamiennego. Inżynieria Środowiska, t. 6, z. 1.
183 – 194.
Krasińska M. 2002: Ocena wpływu na stan i jakość środowiska składowiska odpadów
paleniskowych „Bagno Lubień” Elektrowni Bełchatów, m.s., Politechnika Łódzka Wydział
Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska, Łódź.
Kress N., Fainshtein G., Hornung H. 1996: Monitoring of Hg, Cd, Cu, Pb, Zn, Co, Be and V at a
deep water coal fly ash dumping site. UNEP, Athens (Greece). Mediterranean Action Plan; FAO,
Rome (Italy). Fisheries Dept. Final reports on research projects dealing with eutrophication and
heavy metal accumulation. Rapports finaux sur les projets de recherche relatifs a l' eutrophisation et
a l'accumulation des metaux lourds. Athens (Greece). UNEP. 1996, 97 – 116.
Krzaklewski W. 1988: Leśna rekultywacja i biologiczne zagospodarowanie nieużytków
poprzemysłowych. Skrypty dla Szkół Wyższych, AR w Krakowie.
Krzaklewski W., Kowalik S., Wójcik J. 1996: Application of sludge in the reclamation of ashes
dumps. 5th International Symposium on the Reclamation Treatment and Utilization of Coal Mining
Wastes. Ostrawa 10 - 13. 09. 1996 r. 157 – 162.
Li S.W.Y., Wong M.H. 1995: Coal fly ash as a composting material for sewage sludge: effects on
microbial activities. Environmental Technology (United Kingdom). Vol. 16 (6), 527 – 537.
Menon M. P., Ghuman G. S., James J., Chandra K. 1992: Effects of coal fly ash-amended composts
on the yield and elemental uptake by plants. Journal of environmental science and health, Part A:
Environmental science and engineering (USA), Vol. 27 (4), 1127 – 1139.
Nass M. M., Lexmond T. M., Beusichem M. L., van Janssen, Jurkovicova M. 1993: Long term
supply and uptake by plants of elements from coal fly ash. Communications in Soil Science and
Plant Analysis (USA). Vol 24 (9/10), 899 – 913.
Seong S. H., Kim W. S., Seo J. Y. 1996: Effects of coal fly ash on composting process of household
garbage. Korean Journal of Environmental Agriculture (Korea Republic), Vol. 15 (3), 282 – 288.
Siuta J. 1978: Ochrona i rekultywacja gleb. PWRiL Warszawa.
Trampler T. Kliczkowska A. Dmyterko E. Sierpińska A. 1990. Regionalizacja przyrodniczo-leśna
na podstawach ekologiczno-fizjograficznych, PWRiL, Warszawa.
Wong J. W. C. 1995.: The production of artificial soil mix from coal fly ash and sewage sludge.
Environmental Technology (United Kingdom).Vol 16 (8), 741 – 751
_______________________________________________________________
155
W. KRZAKLEWSKI, M. PIETRZYKOWSKI, T. FRUKACZ – Charakterystyka pH i PEW ...
____________________________________________________________________________
Electrical conductivity and pH characteristics of furnace waste from the
Bełchatów power-plant on the Lubień waste storage area
The aim of the paper was to present spatial and depth variability of the pH and electrical
conductivity of furnace waste stored on a selected fragment of the Lubień waste storage area
from the Bełchatów power-plant for the purpose of an assessment of biological reclaim
conditions. In general, furnace waste is regarded as belonging to a difficult group as far as
biological reclaim is concerned since it characterized by numerous physical and chemical
features which are unfavourable for plant growth with a simultaneous high vertical and spatial
variability. Excessively alkalinity of waste together with high salt concentration are among the
most significant factors affecting the introduction of plants. Spatial and depth variability of the
pH and electrical conductivity have been determined based on results obtained as part of
research conducted on an area of 21 ha. On the basis of the results obtained the degree of
difficulty of biological reclaim has been determined, their superficial participation has been
compiled, and spatial distribution has been presented.
Przekazano: 30 marca 2005 r.
_______________________________________________________________
156