Ochrona gleb

Przykładowe definicje gleby:

Gleba - to twór powstały z wietrzenia litej skały (w procesie glebotwórczym), pod wpływem czynników:

• fizycznych (wiatr, temperatura, opady),

• chemicznych (tlen, dwutlenek węgla, woda)

• oraz działalności świata roślinnego i zwierzęcego (życie biologiczne, bakterie, grzyby, porosty, rośliny wyższe i zwierzęta).

lub:

Gleba to biologicznie czynna powierzchnia ziemi, powstała z utworu geologicznego, zwanego skała, macierzystą., w wyniku wietrzenia fizycznego, chemicznego i biologicznego.

Proces glebotwórczy (erozja skał) jest dość złożony. Na jego początku powstaje zwietrzelina, czyli luźne odłamki skalne powstałe w wyniku wietrzenia skał. Glebę na tym poziomie rozwoju nazywa się inicjalną, której dalszy los zależy w dużej mierze od czynników fizycznych.

Większość gleb składa się z kilku poziomów:
poziom próchniczy	Tworzony jest przez rozłożone szczątki organiczne obumarłych roślin i zwierząt.
poziom wymywania	Powstaje w wyniku wymywania z niego łatwo rozpuszczalnych związków organicznych do niższej warstwy.
poziom wmywania	Tworzy się na skutek osadzania się związków organicznych przenoszonych przez przesiąkającą wodę w wyższego poziomu.

Wyróżniamy dwa główne typy gleb:

1) Strefowe:

Zależne od klimatu - są to tundry, bielice, brunatno, czarno-, szaro-, czerwono-, szaro-, czerwono-, żółto- i buroziemy, kasztanowe

2) Astrefowe:

Niezależne od klimatu - są to mady, rędziny, gleby bagienne i górskie

Na jednego mieszkańca Polski przypada:

• 0,48 ha użytków rolnych,

• 0,23 hałasów i zadrzewień,

• 0,03 ha terenów osiedlowych i

• 0,02 ha terenów komunikacyjnych.

Gleby na terenie Polski zdominowane są przez gleby brunatne, bielicowe i rdzawe, które występują na prawie całej powierzchni kraju.

Wśród hydrogenicznych (mokradłowych) ekosystemów, zwanych bagiennymi, przeważają gleby torfowe (organiczne).

Wszystkie pozostałe typy gleb powstały głównie ze skał osadowych polodowcowych, trzeciorzędowych i kredowych.

Gleby leśne i łąkowe zachowały w dużym stopniu naturalne cechy genetyczne. Gleby gruntów ornych oraz terenów miejskich i przemysłowych zostały w bardzo dużym stopniu zmienione wskutek dostosowania ich właściwości do potrzeb roślin uprawnych lub zostały zdeformowane działalnością techniczną.

Do czynników glebotwórczych nalezą:

1. Litosfera - powierzchniowe utwory geologiczne, głownie skala macierzysta - jej skład jest również składem gleby.
2. Biosfera - rośliny i zwierzęta glebowe (rozkład martwej materii organicznej, mieszanie treści glebowych, napowietrzanie gleby, utrzymywanie odpowiedniej struktury gleby).
3. Hydrosfera - woda glebowa, opady, cieki
4. Klimat - ma duży wpływ na przebieg wietrzenia skal i pokrywę roślinną, wilgotność

5. Rzeźba terenu - (tereny pagórkowate są bardziej podatne na erozje, niecki na nawodnienie)
6. Działalność człowieka - (budownictwo, rozwój przemysłu, melioracje, uprawy, nawożenie).
7. Czas - wpływ czynników glebotwórczych w czasie.

Proces glebotwórczy jest powolny i przebiega z szybkością 1 cm wytworzonej gleby na 100-400 lat. Z tego względu glebę uważa się za zasób w praktyce nieodnawialny i powinna ona podlegać szczególnej ochronie.

Poza funkcją produkcyjną gleba tworzy ogromnych rozmiarów naturalny zbiornik retencyjny¹ zasobów wodnych. Wody opadowe gromadzone w glebie są niezbędne dla życia roślin. Dzięki żyjącym w glebie drobnoustrojom spełnia ona również ważną funkcję sanitarną i uczestniczy w niezbędnym dla ciągłości życia na Ziemi procesie rozkładu (mineralizacji) martwych resztek organicznych, wpływając w ten sposób na obieg pierwiastków w środowisku. Dzięki właściwościom sorpcyjnym gleba spełnia funkcję naturalnego filtra; pochłania m.in. związki toksyczne.

Sorpcja - proces pochłaniania cząstek, jonów z fazy płynnej i gazowej gleby, wchłaniania powierzchniowego (adsorpcja) i objętościowego (absorpcja) zachodzących równocześnie w danym układzie.

Właściwości i urodzajność (produktywność) gleby zależą od:

• składu mineralnego skały macierzystej i stopnia przeobrażenia jej w procesie glebotwórczym;

• zawartości i jakości materii organicznej martwej (próchnicy, resztek organizmów roślinnych i zwierzęcych), będącej źródłem składników odżywczych oraz czynnikiem strukturotwórczym;

• zdolności do gromadzenia wody i oddawania jej roślinom, co zależy głównie od uziarnienia (składu mechanicznego) i struktury gleby;

• wymiany powietrza pomiędzy glebą i atmosferą, zapewniającej tlenowe warunki do życia korzeni roślin

Strukturę użytkowania powierzchni w Polsce determinują funkcje rolnicze i leśne, obejmujące łącznie około 87% powierzchni kraju. Składają się na nie: grunty orne (45,5%), lasy (28,1%), użytki zielone (13,1%). Udział użytków rolnych maleje systematycznie od 1946 r. przy jednoczesnym znacznym wzroście lesistości (z 20,7 do 28,1%) oraz umiarkowanym wzroście powierzchni terenów osiedlowych i komunikacyjnych.

Definicje degradacji gleby:

Degradacja gleby to pomniejszenie lub zniszczenie (dewastacja) ekologicznej i produkcyjnej wartości gleby.

[Stopniowy spadek zawartości próchnicy, zakwaszenie, zasolenie, ubytek składników pokarmowych, zanieczyszczenia chemiczne]

Degradacja gleb - zniekształcenie jednej lub wielu jej właściwości, w tym również zanieczyszczenie, pogarszające warunki życia i plonowania roślin uprawnych, skład gatunkowy roślinności trwałej, wartość użytkową (odżywczą, technologiczną, sanitarną) płodów rolnych i leśnych, ekologiczne funkcjonowanie pokrywy glebowo-roślinnej w krajobrazie.

Czynniki degradujące można podzielić na: n a t u r a l n e - zachodzące bez czynnego udziału człowieka i antropogeniczne — powodowane przez człowieka.

Czynniki powodujące niekorzystne zmiany w glebach:

• pożary, erozja, susza, trzęsienia ziemi;

• przemysłowo-chemiczne zanieczyszczenia, np. metalami ciężkimi (zwłaszcza Pb, Cd), kwaśnymi i kwasotwórczymi składnikami mineralnymi i organicznymi składnikami toksycznymi obecnymi w nawozach;

• chemizacja rolnictwa - chemiczna ochrona roślin, nawożenie mineralne;

• odkrywkowa i podziemna eksploatacja kopalin;

• techniczna zabudowa: budownictwo mieszkaniowe, przemysłowe,

• szlaki komunikacyjne;

• działalność bytowa człowieka;

• składowanie odpadów przemysłowych i bytowo-gospodarczych.

Głównymi źródłami zanieczyszczenia gleby są zakłady przemysłowe, które emitują pyły (zawierające metale ciężkie) oraz gazy (związki siarki, azotu, węgla, chloru, fluoru). Podobnie transport, szczególnie samochodowy, zanieczyszcza glebę i rośliny ołowiem i węglowodorami (w tym rakotwórczymi). Duży udział w zanieczyszczeniu gleby ma rolnictwo, które wskutek postępującej chemizacji upraw (nawozy mineralne, środki ochrony roślin) pomniejsza często żyzność gleby oraz pogarsza jakość żywności i paszy.

Degradacja gleb powoduje również określone skutki środowiskowe, wykraczające poza samo środowisko glebowe.

Degradacja fizyczna polega na stracie określonej masy gleby w wyniku procesów erozji wodnej i wietrznej oraz na pogorszeniu właściwości powietrzno-wodnych gleby

(zaskorupianie, zbitość, rozpływanie się gleby).

Szczególnie groźna, bo nieodwracalna jest strata masy gleby, częściowo tylko wyrównywana

procesem jej tworzenia.

Strata masy gleby w ilości 1 tony z ha na rok, w wyniku procesów erozyjnych, może w przeciągu 50-100 lat doprowadzić do całkowitej jej degradacji.

Degradacja chemiczna polega na stratach składników pokarmowych roślin, nagromadzaniu się substancji szkodliwych oraz na zakwaszaniu i zasalaniu gleby.

Procesy te prowadzą do zmniejszania się żyzności gleby, czyli jej zdolności do wydawania dużych i o dobrej jakości plonów roślin. W warunkach glebowo-klimatycznych Polski szczególnie nasilony i groźny jest proces zakwaszania gleb, natomiast proces ich zasalania nie odgrywa większej roli.

Degradacja biologiczna obejmuje procesy zmniejszania się zawartości substancji organicznej (węgla organicznego) oraz niekorzystne zmiany w składzie mikroflory i mikrofauny glebowej. W składzie mikroflory i mikrofauny zaczynają przeważać mikroorganizmy szkodliwe dla roślin nad mikroorganizmami pożytecznymi (np. bakteriami wiążącymi azot z powietrza).

Wszystkie opisane procesy degradacji prowadzą do zmniejszania się żyzności gleby, to znaczy jej zdolności do wydawania dużych i o pożądanych cechach jakościowych plonów roślin. Zmniejsza się również wówczas środowiskowa rola gleby, polegająca na magazynowaniu wody i sk³adników mineralnych oraz na zapobieganiu ujemnym skutkom nagromadzania substancji szkodliwych dla roślin, zwierząt i ludzi.

Szkodliwość erozji wodnej polega na niszczeniu wierzchniej, a często i głębszych warstw gleby oraz na przemieszczaniu cząstek glebowych i składników mineralnych, zawartych w glebie, do wód powierzchniowych. Szczególne zagrożenie dla jakości wód stanowią składniki biogenne - azot i fosfor. Ochrona gleb przed erozją wodną stanowi zatem równocześnie ochronę wód.

Stopień zagrożenia gleb przez erozję wodną zależy od następujących czynników:

• intensywności opadów,

• rodzaju utworu glebowego,

• położenia pola w rzeźbie terenu,

• rodzaju okrywy roślinnej

• sposobu uprawy gleby.

Stopień podatności gleb na erozję wodną	Rodzaj utworu glebowego
Bardzo podatne	gleby pyłowe, szczególnie lessy
Silnie podatne	piaski luźne i rędziny kredowe
Średnio podatne	żwiry i piaski gliniaste
Słabo podatne	gliny lekkie i gliny średnie
Odporne	gliny ciężkie, iły i gleby szkieletowe

Niekorzystne zjawiska związane z działalnością człowieka:
Degradacja gleb przez przemysł i rolnictwo spowodowała następujące zjawiska:
1: Erozja
2: Pustynnienie i stepowienie
3: Zniekształcenie gruntów
4: Zmęczenie gleb
5: Ugniatanie
6: Przenawożenie
7: Wyjałowienie

Zniekształcenie gruntów to niekorzystne zmiany budowy i właściwości powierzchni ziemi i stosunków wodnych na danym terenie. Gruntami zniekształconymi są:

• zapadliska i wypiętrzenia na terenach górniczych;

• wyrobiska i zwałowiska pokopalniane;

• składowiska odpadów przemysłowych i komunalnych;

• tereny zawodnione, zanieczyszczone mechanicznie i chemicznie;

• obszary pod zabudową miejską, przemysłową i komunikacyjną;

• tereny pozbawione szaty roślinnej;

• osuwiska.

Chemiczne zanieczyszczenia gleb

• związki siarki (SO₂, SO₃, H₂SO₄, FeS, H2S).

Ich nadmiar w glebie (np. H₂SO₄) działa niekorzystnie na organizmy glebowe w sposób bezpośredni i pośredni. Działanie bezpośrednie polega na zakwaszeniu środowiska bytowania organizmów i hamowaniu ich rozwoju (w szczególności mikroorganizmów). W bardzo kwaśnym środowisku rośliny Tracą zdolność przyswajania składników pokarmowych (np. N, Ca, P, K), nawet gdy występują one w dostatecznie dużych stężeniach. Działanie pośrednie zakwaszenia gleby polega na wymywaniu trudno rozpuszczalnych substancji mineralnych, z rozpadem minerałów włącznie. Oprócz naruszenia równowagi składników pokarmowych wyzwalają się substancje toksyczne;

• związki sodu (NaCl, Na2SO₄, Na₂CO3), przyczyniającymi się do zasolenia gleby;

• związki azotowe (amoniak, azotany), lokalnie fluor, chlor, sód, potas;

• ropa naftowa i jej pochodne;

• związki metali ciężkich, głównie ołowiu (Pb), kadmu (Cd), cynku (Zn), rtęci (Hg);

• substancje radioaktywne, np. stront 90, cez 137.

Rolnicze zanieczyszczenie gleb uprawnych następuje wskutek nieumiejętnego nawożenia mineralnego i nadmiernego stosowania gnojowicy oraz w wyniku używania chemicznych środków ochrony roślin (pestycydów) czy chemicznych regulatorów wzrostu roślin (r e t a r d a nt ó w).

Oprócz przemysłu i rolnictwa istotnym źródłem zanieczyszczenia gleb jest motoryzacja. Spośród skażeń najgroźniejszy tu jest ołów (Pb), znajdujący się w spalinach emitowanych z silników benzynowych.

Stopień zanieczyszczenia osadów dennych i gleb określa indeks geoakumulacji zaproponowany przez Müllera (Müller, Furrer 1998):

I_geo = log₂(C_n/1,5B_n)

gdzie:

C_n - zawartość metalu we frakcji ilastej (< 2μm)

B_n - zawartość odpowiadająca geochemicznemu tłu dla skał ilastych z danego

obszaru

Współczynnik geoakumulacji jest charakteryzowany przez siedem stopni: od 0 do 6. Najwyższy stopień odzwierciedla 100 - krotne wzbogacenie wartości tłowej danego metalu (osady bardzo silnie zanieczyszczone). Wartość 0 odpowiada osadom niezanieczyszczonym, 2 - średnio zanieczyszczonym, 4 - silnie zanieczyszczonym.

Ochrona gleb to zespół czynników prawnych, organizacyjnych i technicznych zmierzających do:

• minimalizacji erozji

• przeciwdziałania chemicznej degradacji gleb

• przeciwdziałania zakwaszeniu, przesuszeniu i zawodnieniu gleb

• ograniczania do minimum technicznych deformacji gruntów i mechanicznego zanieczyszczenia gleb

• zachowania gruntu o walorach ekologiczno-produkcyjnych

Do sposobów chroniących glebę przed chemiczną degradacją ze strony przemysłu należą:

• ograniczenie emisji pyłowo gazowych (w szczególności SO₂ i NO_X oraz metali ciężkich);

• budowa osłon biologicznych (fitosanitarnych) w postaci pasów zieleni. Zwarte i wysokie osłony w znacznym stopniu redukują zanieczyszczenia chemiczne gleby i roślin;

• właściwe składowanie odpadów przemysłowych (hutniczych, górniczych) i komunalnych;

• wykorzystywanie gleb najsłabszych na cele budownictwa, przemysłu, komunikacji;

• dostosowanie użytkowania terenów i produkcji roślinnej do panujących warunków w strefie degradującego działania zanieczyszczeń.

Sposobami chroniącymi glebę przed chemiczną degradacją ze strony rolnictwa są:

• racjonalne i umiarkowane stosowanie środków ochrony roślin oraz nawozów mineralnych; dostosowanie do rodzajów upraw i gleby;

• wprowadzanie i stosowanie na szerszą skalę metod ekologicznej produkcji rolnej (rolnictwo ekologiczne);

• stosowanie nawozów naturalnych (kompostu, obornika, biohumusu) w nawożeniu gleby;

• stosowanie biologicznych i mechanicznych metod ochrony roślin.

Biologiczne metody ochrony roślin polegają na aktywnym wykorzystaniu przez człowieka przyrody ożywionej w celu likwidacji bądź ograniczenia szkodliwych zwierząt i roślin oraz zapobieżenia gradacjom i inwazjom szkodników.

Walka biologiczna polega na:

• stosowaniu feromonów. Feromony to substancje zapachowe wydzielane na zewnątrz organizmu i wywołujące określone reakcje biologiczne u innych osobników lego samego gatunku, np. przywabianie samców u owadów, ssaków;

• wprowadzaniu naturalnych biologicznych wrogów szkodników na drodze introdukcji i aklimatyzacji bądź wykorzystywaniu wrogów już istniejących;

• stosowaniu patogennych mikroorganizmów - bakterii, wirusów, grzybów owadobójczych;

• wykorzystywaniu metod agrotechnicznych mających na celu pogarszanie warunków rozwojowych szkodliwych roślin, np. przez wprowadzenie odpornych roślin uprawnych, odpowiednie terminy orki,

• stosowaniu metod genetycznych, polegających na zakłócaniu normalnego rozwoju przez używanie preparatów utrudniających metabolizm, zapłodnienie.

Rekultywacja gruntów i gleb zdewastowanych

Rekultywacja jest to zespół działań naukowych, organizacyjnych i technicznych mających na celu przywracanie wartości użytkowej terenom i gruntom już zdewastowanym. Rekultywacji najczęściej wymagają:

• składowiska odpadów górniczych, energetycznych, komunalnych;

• wyrobiska po odkrywkowej eksploatacji skał, gliny, piasku, żwiru, torfu, wapieni, węgla brunatnego;

• nieużyteczne drogi oraz powierzchnie zabudowane techniczne;

• gleby zniszczone przez erozję wodną;

• grunty zawodnione;

• gleby zdegradowane technicznie, będące nieużytkami rolnymi;

• gleby silnie zdegradowane przez przemysłowe zanieczyszczenia chemiczne wydzielane do atmosfery.

Rekultywacja rzadko odtwarza wyjściowy stan gruntów, zapewnia jednak przywracanie funkcji ekologicznych i gospodarczych terenu. Zagospodarowanie gruntów zrekultywowanych polega na rolniczym, leśnym lub innym ich użytkowaniu oraz na wybudowaniu niezbędnych obiektów i urządzeń.

Podstawowe zabiegi rekultywacji to:

1. Zabiegi techniczne

• kształtowanie terenu - zasypywanie wyrobisk, wyrównanie hałd, doprowadzenie do takiego stanu, w którym ilość wody i powietrza w glebie wystarczy aby mogły rosnąć na niej rośliny, czasem gleba jest tak zniszczona, że konieczne jest pokrycie jej warstwą gleby żyznej o takiej grubości aby mogły rosnąć na niej jakiekolwiek rośliny.

• neutralizacja szkodliwych środków - doprowadzenia do stanu, w którym bardzo szkodliwe substancje nie są już groźne dla życia roślin i organizmów glebowych.

• dekoncentracji (rozrzedzenia) - polega to na wymieszaniu gleby skażonej przez bardzo trujące substancje z glebą nieskażoną na dużej powierzchni.

2. Zabiegi biologiczne - polegają na uzupełnieniu zabiegów mechanicznych prostymi zabiegami rolniczymi, które przyspieszają wzbogacenie gleby w składniki pokarmowe niezbędne do życia roślinom. Zabiegi biologiczne to:

• nawożenie organiczne, mineralne, nawozy zielone

• zabiegi agrotechniczne

• wprowadzenie roślinności pionierskiej, czyli takiej która może rosnąć w bardzo złych warunkach i powoli przygotowywać odpowiednie warunki dla roślin bardziej wymagających.

Techniki usuwania zanieczyszczeń z materiału glebowego i gruntowego poza miejscem skażenia (ex situ):

1. Ekstrakcja i separacja zanieczyszczeń w roztworach wodnych

2. Obróbka termiczna

3. Biodegradacja

Techniki usuwania zanieczyszczeń z materiału glebowego i gruntowego na miejscu wystąpienia skażenia (in situ):

1. Przemywanie gleby i wypompowywanie zanieczyszczonej wody

2. Napowietrzanie gleby (SVE - Soil Vapour Extraction)

3. Bioremediacja

Podstawy prawne ochrony gleb w Polsce:

Ustawa Prawo Ochrony Środowiska z dnia 27 kwietnia 2001 r. (Dz.U. 2001 Nr 62 poz.62 z późniejszymi zmianami)

Ustawa o odpadach z dnia 27 kwietnia 2001 r. (Dz.U. 2001 Nr 62 poz. 628 z późniejszymi zmianami)

Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 24 marca 2003 r w sprawie szczegółowych wymagań dotyczących lokalizacji, budowy, eksploatacji i zamknięcia, jakim powinny odpowiadać poszczególne typy składowisk odpadów (Dz. U. 03.61.549 z dnia 10 kwietnia 2003 r.)

Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 9 września w sprawie standardów jakości gleby oraz standardów jakości ziemi. (Dz.U. 02.165.1359 z dnia 4 października 2002r.)