Degradation and contamination of soils in Poland

LECH WYSOKIŃSKI
Instytut Techniki Budowlanej, Building Researche Institute
Degradacja i stopień zanieczyszczenia terenów w Polsce
Degradation and contamination of soils in Poland
Wstęp
Termin degradacja terenu powstał,
by określać ciągłe zagrożenie, które
niesie rozwój cywilizacji ludzkiej.
Można mówić o degradacji środowiska
przyrodniczego,
terenu,
gruntów.
Zadroga (2001) za Sombroekem (1995)
podaje cztery stopnie degradacji: lekką
(light
degradation),
umiarkowaną
(moderate degradation), silną (strong
degradation), ekstremalną (extreme
degradation). Wszystkie one wiążą się z
naruszeniem przydatności rolniczej czy
funkcji biologicznych terenu, gruntu
czy gleby. W przypadku degradacji
ekstremalnej
naturalne
funkcje
biologiczne terenu są całkowicie
utracone.
Terminem
bliskim
podanemu
powyżej jest rzadziej używane w języku
polskim skażenie terenu czy gruntu
(contaminated land, contaminated soil).
W
polskim
prawie
ochrony
środowiska
degradacja
nie
jest
stosowanym terminem, używa się tam
„delikatniejszych”
terminów:
naruszanie
stanu
środowiska,
pogarszanie
stanu
środowiska,
uciążliwości dla środowiska.
Naturalne
środowisko
Ziemi
charakteryzuje
się
dużym
zróżnicowaniem. Wynika to z różnej
budowy i różnorodnych zjawisk, jakie
w nim zachodziły, od różnorodności
skał, a także odmiennych warunków
panujących obecnie i kiedyś, w tym
procesów działających współcześnie
wywołanych obecnością i działalnością
człowieka.
Narastające
zanieczyszczenia
antropogeniczne powodują zniszczenie
powierzchniowej, biologicznie czynnej
warstwy litosfery i hydrosfery, a tylko
w wyniku procesów biologicznych
następuje przywracanie naruszonej
równowagi. Gdy zanieczyszczeń jest
zbyt wiele zmienia się charakter
ekosystemów,
postępują
procesy
degradacyjne.
W procesach odbywających się na
Ziemi,
z
punktu
widzenia
geologicznego czy geochemicznego
(krążenia pierwiastków w przyrodzie)
podstawową rolę spełniają wody, które
kształtują
środowisko
ziemskie.
Rozpuszczają one minerały, powodują
migrację pierwiastków i rozmaite
procesy chemiczne. Warunkują też
Degradacja i stopień zanieczyszczenia terenów w Polsce
143
wiele
innych
zjawisk
fizycznochemicznych i mechanicznych.
Współdziałanie
litosfery
z
hydrosferą, przez proces ustawicznego
krążenia wód i wymiany pomiędzy
atmosferą a gruntem stworzyło biosferę.
Dla biosfery źródłem składników
mineralnych jest litosfera. Hydrosfera
zapewnia organizmom zaopatrzenie w
podstawowy składnik, jakim jest woda.
Natomiast
atmosfera
dostarcza
niezbędnego do życia tlenu. Biosfera
jako całość uzależniona jest od energii
promieniowania słonecznego [3].
Podany tu najkrócej schemat
skomplikowanych procesów życia na
Ziemi musi być uwzględniany we
wszystkich
analizach
dotyczących
degradacji i rekultywacji terenów.
Skala problemu
Stan biosfery na całym globie ulega
stopniowej degradacji. Główną tego
przyczyną jest powiększająca się
antropopresja na skutek coraz szybciej
rosnącej populacji człowieka. Skala
zjawiska jest już tak duża, że
zaczynamy mówić o wchodzeniu w
okres wielkiego wymierania gatunków
roślin zwierząt, podobnego do okresów,
jakie miały miejsce w odległych
epokach geologicznych.
Od szeregu lat ONZ i rządy krajów
a także organizacje pozarządowe
podejmują różnokierunkowe działania
w
celu
ograniczenia
degradacji
środowiska. Jednym z nich są starania o
sanację zdegradowanych ekosystemów i
rekultywacja zdegradowanych gruntów.
144
Degradację środowiska możemy
rozpatrywać jako zmiany:
• biologiczne – ginięcie gatunków,
zmiana ekosystemów;
• chemiczne – zmiana składu gleb,
gruntów, wód, wymierna zmiana
warunków środowiskowych;
• fizyczne czy mechaniczne – zmiana
stanu skorupy ziemskiej, procesy
wiązania, zeskalania lub
rozpulchniania gruntów, zmiany
poziomów wód.
Zmiany mechaniczne
Zagospodarowywanie powierzchni
Ziemi, rolnictwo oraz eksploatacja
naturalnych
zasobów,
powodują
szerokie
i
zróżnicowane
efekty
degradacji,
uruchamiają
procesy
geomorfologiczne (przez, trasowanie
zboczy,
aktywizację
procesów
erozyjnych i osuwiskowych itp.).
Górnictwo powoduje także tworzenie
zwałowisk hałd i odpadów, które
powodują deformację powierzchni
terenu, zmieniają stan naprężeń
górotworu, reżim wód gruntowych.
Dalszym
źródłem
mechanicznych
przekształceń terenu jest budownictwo
komunalne,
przemysłowe
i
hydrotechniczne. Teren wybrany pod
budowę staje się natychmiast miejscem
głębokich przeobrażeń. Zniszczona
zostaje istniejąca roślinność i warstwa
gleby, a wykonywane głębokie wkopy i
zwałowiska dopełniają zniszczeń. W
Polsce około 7% powierzchni kraju,
wliczając w to powierzchnię miast,
objętych
jest
mechanicznymi
przekształceniami terenu. Znacznie
zniszczone
są
tereny
Śląska
kopalnictwem węgla, także tereny
Lech Wysokiński
Bełchatowa, Turoszowa
odkrywkowymi.
kopalniami
Zmiany chemiczne
Degradacja chemiczna gruntów
przejawia
się
głównie
przez
zakwaszenie w wyniku kwaśnych
deszczów. W ostatnim okresie w tym
zakresie sytuacja bardzo się poprawiła.
Znaczne środki przeznaczono na
ochronę powietrza. W Polsce w ciągu
ostatnich 10 lat, z nakładów, które
przeznaczone
były
na
ochronę
środowiska ok. 40 % wydawane było na
instalacje służące ochronie powietrza,
tylko
18 %
na
ochronę
wód
(oczyszczalnie), a tylko ok. 12 % na
ochronę
powierzchni
Ziemi
(rekultywację) [4].
Należy w tym miejscu zdać sobie
sprawę z wymiaru zanieczyszczeń
chemicznych. Mamy zniszczenia, które:
a) dotyczą całej Ziemi, np. związane ze
zmianami klimatu, b) krajów czy
regionów (np. Górny Śląsk), c)
określonych terenów (np. Tarnowskie
Góry, bazy po wojskach radzieckich,
fabryki chemiczne np. Saveso) wreszcie
dotyczące d) określonej lokalizacji
(miejsca np. katastrof kolejowych z
rozlewem
cystern
zawierających
trucizny, katastrofy drogowe, określone
fabryki – zbiorniki paliw itp.).
W
skali
globalnej
należy
przewidywać w najbliższych latach
trudności z poprawą stanu środowiska.
Wysiłek krajów uboższych będzie
zmierzał nadal do zaspokojenia
podstawowych potrzeb życiowych,
problemy zaś związane z jakością
środowiska przesunięte będą na dalszy
plan. Stąd należy przewidywać, że stan
środowiska na świecie w najbliższych
latach będzie ulegać systematycznemu
pogorszeniu.
W
skali
kraju,
regionu
przedsięwzięcia
zmierzające
do
obniżenia emisji zanieczyszczeń mające
charakter długofalowy pociągają za
sobą kolosalne koszty. Wystarczy
wspomnieć, że obecnie około 30 %
nakładów na realizację nowego obiektu
przemysłowego trzeba przeznaczyć na
urządzenia
związane
z
ochroną
środowiska. Pełna likwidacja skażeń w
małej skali, np. awarii cysterny, trwa
niekiedy kilka lat.
Ograniczenie lub nawet całkowite
wstrzymanie emisji w większości
przypadków nie stanowi rozwiązania,
bowiem wiele zanieczyszczeń ma
charakter trwały i po przedostaniu się
do środowiska niekorzystnie oddziałuje
przez długi czas. Np. ołów, który został
zdeponowany w glebie, pozostaje w niej
przez 300 – 600 lat; w zależności od
warunków przez cały ten czas będzie w
mniejszym lub większym stopniu
dostępny
dla
roślin,
stanowiąc
jednocześnie
źródło
wtórnego
zanieczyszczenia
powietrza.
Biologiczny okres półtrwania kadmu
wynosi 10 – 30 lat.
Rola geotechniki
Geotechnika zajmuje się skutkami
mechanicznej i chemicznej degradacji
środowiska. Biologiczne czynniki nie
będą tu poruszane.
Geotechnika
ma
możliwości
przywracania
naruszonego
stanu
środowiska metodami stosowanymi w
geotechnice, a więc fizycznymi i
mechanicznymi.
Degradacja i stopień zanieczyszczenia terenów w Polsce
145
Od kilku lat prowadzone są w
Polsce badania dotyczące ochrony
środowiska i rekultywacji terenów
pogórniczych i poprzemysłowych.
Podejmowane prace rekultywacyjne
w Polsce objęły dotychczas tylko małą
część obszarów zdegradowanych przez
przemysł wydobywczy, co wskazuje na
duże potrzeby w zakresie rekultywacji
terenów
pogórniczych
i
poprzemysłowych, po zamykanych
kopalniach, po likwidowanych hutach, a
także terenów, na których występują
gleby głęboko skażone metalami
ciężkimi.
W
pracach
rekultywacyjnych
używane są duże ilości mas ziemnych
do niwelacji terenu i zasypywania
wyrobisk. Szczególne znaczenie ma
warstwa przypowierzchniowa, na której
ma się wykształcić gleba. Do
utworzenia
warstwy
przypowierzchniowej stosowane są
różnego rodzaju surowce ilaste, takie
jak: gliny, iły, szczególnie iły
bentonitowe i łupki ilaste, przydatne są
do ulepszania gruntów piaszczystych i
podłoża skalnego. Obecność tego
rodzaju skał znacznie przyśpiesza także
np. rekultywację hałd pogórniczych.
Zastosowano je z bardzo dobrym
skutkiem w wielu miejscach, podczas
rekultywacji
terenów
po
wyeksploatowaniu
złóż
węgla
brunatnego.
Możliwości oddziaływania
Rozróżniamy następującą skalę
degradacji ze względu na zajmowany
obszar:
146
punktowa (wymiar w m2)
obszarowa (ha)
regionalna (km2)
kontynentalna
globalna.
Następnym ważnym stwierdzeniem
jest fakt, że rozwiązywanie problemów
terenów
zdegradowanych
jest
działalnością interdyscyplinarną, w
której konieczny jest udział wielu
różnych
specjalności
oraz,
że
najczęściej nie udaje się przywrócić
środowiska do stanu poprzedniego. W
Polsce, w której mieszka ponad 120
osób na 1 km2 i która jest krajem
względnie rozwiniętym w porównaniu
do innych biedniejszych krajów świata
(zajmujących dominujące powierzchnie
Ziemi) i mamy swoją specyfikę
problemów
związanych
z
przywróceniem naruszeń środowiska.
Specyfika ta związana jest z wymiarem
obszaru Polski (ok. 1/500 kontynentów
Ziemi) położeniem Polski w Europie i
poziomem przemysłu i rolnictwa.
Wydaje się, że zasadnicze zagrożenia
środowiska z perspektywy Polski
związane są ze zmianami globalnymi i
katastrofą globalną, a nie naszymi
narodowymi
problemami
środowiskowymi, z którymi z trudem,
ale możemy sobie sami poradzić.
Po roku 1989 przemiany społeczne i
ekonomiczne w Polsce spowodowały
znaczną
zmianę
i
ograniczenie
produkcji przemysłowej, likwidację
zakładów
nienowoczesnych,
nie
spełniających
wymagań
ochrony
środowiska. Z krajów zachodnich
napłynęła fala nowych technologii
dobrych i tych złych, które na rynkach
zachodnich
nie
mogły
znaleźć
zastosowania. Zmiany te zaowocowały
1.
2.
3.
4.
5.
Lech Wysokiński
niespotykaną od lat skalą bezrobocia
(ok. 3 miliony ludzi – ok. 20 %). Jest to
z jednej strony klęska społeczna, która
jednak przy prawidłowym działaniu
daje ogromny kapitał ludzki, nieźle
wykształconych pracowników.
Mapki (Rys. 1, 2, 3) pokazują
główne
problemy
związane
z
historycznym
dziedzictwem
cywilizacyjnym w Polsce i istniejącymi
problemami ekologicznymi. Skala
(obszar) tych zjawisk narysowana na
mapach w świetle analiz jest
zdecydowanie przesadzona i może
powodować katastrofalne wnioski.
RYSUNEK 3. Ekologiczne obszary problemowe
[2]
FIGURE 3. Areas of environmental problems
Bilans
wanych
RYSUNEK 1. Obszary problemowe przemysłu
FIGURE 1. Areas of industrial problems [2]
RYSUNEK 2. Obszary problemowe rolnictwa
[2]
FIGURE 2. Areas of agricultural problems
gruntów
zdegrado-
W ITB we wczesnych latach 90.
zrobiony został bilans terenów słabych i
zdegradowanych dla 300 wybranych
miast Polski. Wykazano bardzo duże
różnice
regionalne
i
między
określonymi miastami. Podany procent
terenów zdegradowanych w miastach
średnio był niższy i wynosił ok. kilku
procent (2 ÷ 4). Jedynie niektóre tereny
na Śląsku np. Wieliczka mają
degradację na poziomie kilkunastu –
kilkudziesięciu procent (tab. 1). Tereny
silnie zdegradowane stanowią ułamek
procenta terytorium miast [4].
TABELA 1. Tereny słabe i zdegradowane w
Polsce na przykładzie wybranych miast. Badania
objęły 300 miast (1990).
TABLE 1. Week and degraded terrains in Poland
on the selected towns examples. Reseasch of 300
towns (1990).
Degradacja i stopień zanieczyszczenia terenów w Polsce
147
148
Lech Wysokiński
W Polsce powierzchnia użytków
rolnych wynosi ok. 18 mln ha. Od roku
1960 uległa ona systematycznemu
zmniejszeniu o ponad 2 mln ha. Grunty
orne stanowią w niej ok. 45 %, sady ok.
1 %, łąki i pastwiska ok. 13 %, lasy i
obszary zadrzewione ponad 29 %, inne
12 %.
Grunty
zdegradowane
i
zdewastowane w 1990 roku liczono na
93 tys. ha, obecnie przy tempie
rekultywacji około 2,5 tys. ha w roku
powierzchnia ich zmalała do ok. 70 tys.
ha. Jak z tego porównania widać
stanowią one zaledwie około 70/18 000
zatem
mniej
niż
0,5 %
całej
powierzchni. Znacznym zagrożeniem
dla gleb polskich jest ich wysoka
kwasowość, ponad 25 % gleb określana
jest jako bardzo kwaśne, a 40 % jako
kwaśne.
Badania [ ] wskazują, że około 97 %
powierzchni użytków rolnych kraju nie
ma podwyższonej ilości metali ciężkich,
pozwala to na produkcję wysokiej
jakości płodów rolnych.
Nasze własne problemy, mimo
dużej skali (np. Śląsk), jednak są
niewspółmiernie mniejsze od takich, jak
np. Czarnobyl czy chemizacja gleb w
Europie Zachodniej, itp.
Rolnictwo
krajów
Europy
Zachodniej oprócz wysokich plonów
przyniosło
zniszczenie
gleb.
Tymczasem zapóźnienie cywilizacyjne
polskiej
wsi,
umiejętnie
wykorzystywane może się stać wielkim
atrybutem naszego kraju. Wielkie
obszary tzw. Polski B – „Zielonych
Płuc Polski”, mogą się stać „Zielonymi
Płucami Europy”. Coraz większą
popularność na świecie zyskuje
żywność ekologiczna produkowana nie
w ogromnych farmach, a małych
gospodarstwach metodami naturalnymi.
Nigdzie w Europie nie ma takich
nietkniętych
zanieczyszczeniem
terenów jak Mazury, Bieszczady,
Białowieża, bagna nad Biebrzą np.
Wisła jest ostatnią nieuregulowaną tak
dużą rzeką w Europie.
Podane
sytuacje
ekologiczne
wynikają z działalności przemysłowej i
inwestycyjnej
ludzi
głównie
z
wydobyciem surowców i pozostawianiu
na powierzchni terenu wielkich ilości
odpadów (hałdy) oraz wyrobisk
podziemnych i powierzchniowych,
zanieczyszczenia gruntów rozlewami i
rozsypami substancji niebezpiecznych
względnie
nadmiernego
używania
substancji chemicznych (np. sól
kuchenna na drogach).
Degradacja geotechniczna podłoża
wg [4] to:
• zmiany
warunków
hydrogeologicznych na obszarze
znajdującym się blisko poza danym
obiektem,
• zmiany warunków wodnych na
danym terenie,
• zmiany stopnia konsolidacji gruntów
niespoistych wynikające z obciążeń i
zmian mechanicznych spowodowane
dodatkowymi obciążeniami,
• penetracja „wody produkcyjnej” oraz
zanieczyszczeń,
a
szczególnie
substancji chemicznych do podłoża.
Dodatkowe wymagania stawia
„rekultywacja budowlana”. Budynek z
pomieszczeniami przeznaczonymi na
pobyt ludzi powinien być wznoszony
poza zasięgiem uciążliwości [4] jak:
• szkodliwe
promieniowania
i
oddziaływanie
pól
elektromagnetycznych,
Degradacja i stopień zanieczyszczenia terenów w Polsce
149
• hałas i drgania (wibracje),
• zanieczyszczenie powietrza,
• zanieczyszczenia gruntu i wód.
Jedną z metod rekultywacji
geotechnicznej
jest
uszczelnienie
powierzchni
terenu
podczas
rekultywacji. Ma to na celu:
• niedopuszczenie do infiltracji wód
opadowych w głąb;
• odprowadzenie w maksymalnym
stopniu czystych wód opadowych
poza obręb zdegradowany.
Uszczelnienie powierzchni przy
rekultywacji konstruowane może być
jako wielowarstwowe z materiałów
naturalnych i sztucznych.
Rozpatrując problemy degradacji
terenów trzeba brać pod uwagę wodę,
grunt i glebę. Gleba jako warstwa
biologicznie czynna ma zasadnicze
znaczenie w procesach rekultywacji, w
niej odbywają się procesy i zmiany.
Grunt
może
zatrzymać
zanieczyszczenia, woda zaś jest
medium, które rozprasza, rozcieńcza
zanieczyszczenia
do
koncentracji
akceptowalnych.
Wnioski
Na
tle
ogólnych
zagrożeń
cywilizacyjnych świata i Europy Polska
okazuje się krajem z problemami
zagrożenia środowiska. Tylko ok. 3 %
obszaru
Polski
ma
grunty
zdegradowane. W ciągu 15 lat (od 1990
r.) dokonano dużej pracy w ochronie
powietrza i czystości wód. Tereny rolne
nie są, jak w innych rejonach Europy,
zdegradowane intensywną produkcją
rolną. Polska jest w stanie w niedługim
150
czasie stać się krajem
działającym
w
zrównoważonego rozwoju.
poprawnie
kierunku
Literatura
ZADROGA B., OLAŃCZUK-NEYMAN K.,
2001: Ochrona i rekultywacja podłoża
gruntowego. Wyd. Politechniki Gdańskiej
[1]
Koncepcja
polityki
przestrzennego
zagospodarowania kraju, 1995: Centralny
Urząd Planowania: Polska 2000 plus. [2]
CAIRNEY T., 1993: Contominated land
problems and solutions. Blachie Acad. [3]
WYSOKIŃSKI L., 2002: Zagospodarowanie
gruntów zdegradowanych. Konferencja
ITB. [4]
Summary
The
degree
of
environmental
degradation in Poland evaluation, on the
background of general dangers connected
with human civilization and necessity of
sustainable development are presented in
the paper.
On the base on our own research works
on week and degraded soils in polish towns
different scales and degree of hazard are
indicated.
The research where made in 1990 on
300 of 800 towns which exist in Poland.
In the conclusions indicated, that there
are some distortions in the environmental
hazards scale estimation in Poland. Only
about 3 % of polisch land and the same of
polish towns are carrying the degradation
marks.
Lech Wysokiński
Instytut Techniki Budowlanej
Poland 00-611 Warszawa, ul. Filtrowa 1
Lech Wysokiński