prof. nadzw. UP Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu Instytut Nauk o Glebie i Ochrony Środowiska

Transkrypt

1 dr hab. inż. Elżbieta Jamroz, prof. nadzw. UP Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu Instytut Nauk o Glebie i Ochrony Środowiska Wrocław, r. Recenzja pracy doktorskiej mgr inż. Katarzyny Matuszczak pt. Oddziaływanie zakładu celulozowo papierniczego MONDI Świecie S.A. na wybrane elementy środowiska przyrodniczego (gleba i roślina) Recenzję wykonano na zlecenie prof. dr. hab. inż. Jacka Długosza, Dziekana Wydziału Rolnictwa i Biotechnologii Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego w Bydgoszczy. Praca doktorska zrealizowana została pod kierunkiem dr hab. inż. Hanny Jaworskiej, prof. nadzw. UTP oraz promotora pomocniczego - dr. inż. Szymona Różańskiego. 1. Wybór tematu i jego uzasadnienie Gleba jest jednym z podstawowych elementów środowiska. Pełniąc ważną funkcję czynnika kształtującego jego jakość powinna podlegać waloryzacji i stałemu monitoringowi. Działalność człowieka może inicjować zmiany środowiska glebowego, co często skutkuje przekształceniami stanu żyzności gleb, wpływa na wielkość i jakość plonu oraz prowadzi do zaburzenia równowagi ekosystemów. Produkcja mas celulozowych związana jest z zanieczyszczeniami powietrza, szczególnie związkami siarki, wykorzystaniem bardzo dużych ilości wody, co przekłada się także na zrzut ścieków. Jest to gałąź przemysłu niezwykle energochłonna, a także wytwarzająca duże ilości odpadów stałych, których odzysk jest niezwykle kosztowny a wpływ na otaczające środowisko nie jest do końca poznany. Z drugiej strony branża ta w coraz większym stopniu wykorzystuje materiały poprodukcyjne do celów energetycznych (udział energii odnawialnej w przemyśle celulozowo - papierniczym szacuje się na ponad 54 %) co świadczy także o wzroście jej proekologicznego charakteru. Gleba jest zasobem nieodnawialnym, procesy jej regeneracji w warunkach naruszenia równowagi biologicznochemicznej są długotrwałe, dlatego podjęcie tematu zbadania wpływu zakładu produkcji mas

2 celulozowych na otaczające środowisko, jest w pełni uzasadnione. Autorka podjęła się weryfikacji postawionej tezy o negatywnym wpływie Zakładu Mondi Świecie S.A. na otaczające środowisko i wprowadzaniu potencjalnego zagrożenia dla sąsiadującego otoczenia. Cel ten Autorka zamierzała osiągnąć poprzez analizę poszczególnych elementów środowiska glebowego oraz roślinnego w otoczeniu zakładu. Szczegółowej analizie poddano właściwości fizyczne, fizyko-chemiczne oraz chemiczne gleb znajdujących się w zasięgu oddziaływania Zakładu Mondi Świecie S.A. oraz właściwości fizyko-chemiczne materiału roślinnego. Na podstawie uzyskanych wyników, zweryfikowanych statystycznie, oraz wyliczonych wskaźników, Autorka dokonała oceny zanieczyszczenia gleb oraz weryfikacji postawionej tezy naukowej. 2. Struktura pracy Przedstawiona do recenzji praca składa się z 5 głównych rozdziałów: wstęp i cel pracy, przegląd literatury, materiały i metodyka, wyniki i dyskusja podzielonych na liczne podrozdziały oraz wnioski. Bibliografia oraz streszczenie dopełniają całości dysertacji. Układ pracy jest przejrzysty, prowadzi czytelnika przez zebrany materiał w sposób uporządkowany. Całość, łącznie z bibliografią, spisem literatury oraz streszczeniem w języku angielskim, opiewa na 138 stron druku, w tym: 7 rysunków, 9 wykresów, 7 fotografii oraz 59 tabel. 3. Materiał i metodyka badań W badaniach wykorzystano zarówno materiał glebowy, na który składało się 65 próbek glebowych z 6 profili glebowych oraz 15 punktów dodatkowych, a także materiał roślinny, który stanowiła kora i igły sosny zwyczajnej (Pinus silvestris L.). Należy podkreślić, że zebrane części flory pochodziły z miejsc, w których dokonano także poboru próbek glebowych, co pozwala obiektywnie ocenić jakość materiału roślinnego w odniesieniu do stanu gleby. Materiał i metody badań opisano szczegółowo na 18 stronach. Doktorantka w sposób prawidłowy dokonała doboru procedur analitycznych, uzupełniając dokumentację współrzędnymi lokalizacyjnymi GPS oraz dodatkowymi kryteriami interpretacji rezultatów analiz. 4. Dobór i wykorzystanie piśmiennictwa Doktorantka zebrała 215 pozycji literatury, na którą składają się głównie opracowania anglojęzyczne (125 pozycji), prawidłowo dobrane tematycznie. Na podkreślenie zasługuje

3 fakt, iż Doktorantka nie ograniczyła się wyłącznie do literatury z ostatnich lat i skorzystała z cennego dorobku i wiedzy prezentowanej w nieco starszych publikacjach, co pozytywnie świadczy o dogłębnym studium tematu jaki przeprowadziła Autorka dysertacji. Ponad 70 pozycji literatury pochodzi z ostatniej dekady, co świadczy o aktualności podjętego przez Doktorantkę problemu. Tak obszerna literatura pozwoliła Autorce prawidłowo zaplanować analizy, przeprowadzić dyskusję otrzymanych wyników oraz wyciągnąć wnioski. 5. Merytoryczna i formalna ocena pracy Zakres badań oraz część analityczna nie budzą zastrzeżeń. Dobrze sformułowany tytuł pracy odzwierciedla zawarte w dysertacji treści. Podjęta tematyka jest bardzo aktualna, zwłaszcza, że produkcja mas celulozowych jest bardzo dynamicznie rozwijającą się gałęzią przemysłu w ostatnich latach. W rozdziale II Autorka szczegółowo zapoznaje czytelnika z problematyką produkcji mas celulozowych, metodami produkcji (rozdział ), procesami bielenia mas celulozowych (rozdział ) oraz zagrożeniami jakie indukuje przemysł celulozowopapierniczy na środowisko (rozdział ). Na szczególną uwagę zasługuje rozdział IV, stanowiący zasadniczą część rozprawy, w którym Doktorantka prezentuje wyniki przeprowadzonych badań oraz prowadzi dyskusję z danymi literaturowymi. W pracy analizie poddano próbki glebowe, które scharakteryzowano pod względem uziarnienia. Badane gleby Doktorantka zaklasyfikowała do czterech podgrup granulometrycznych, tj. piasku luźnego, piasku słabogliniastego, piasku gliniastego oraz gliny piaszczystej. Skład granulometryczny jest tym czynnikiem, który odgrywa dużą rolę w akumulacji potencjalnych zanieczyszczeń, a także wskazuje na podatność gleby na procesy degradacji. Ważnym czynnikiem wpływającym na rozpuszczalność metali ciężkich oraz ich dostępność dla roślin jest odczyn. Spośród badanych profili jedynie w 2 przypadkach w wierzchnich poziomach genetycznych stwierdzono odczyn silnie kwaśny (profil I) i kwaśny (profil III), w pozostałych przypadkach badane gleby charakteryzowały się odczynem kwaśnym, lekko kwaśnym, obojętnym lub zasadowym. Z pobranych próbek glebowych powierzchniowych i podpowierzchniowych jedynie w dwóch przypadkach (próbki nr 11 i 13) stwierdzono wartości ph wskazujące na odczyn kwaśny, w pozostałych przypadkach analizowany obszar charakteryzował się odczynem obojętnym lub alkalicznym. Zawartość CaCO 3 we wszystkich analizowanych glebach kształtowała się na poziomie poniżej 1%, co wynika z właściwości skały macierzystej, jaką są lekkie utwory piaszczyste występujące na badanym terenie. Analizowane profile gleb charakteryzowały się na ogół niewielką zwartością węgla

4 organicznego, za wyjątkiem profilu III, który znajdował się na terenie zajętym pod uprawę zbóż, w którym zawartość Corg. przekroczyła 2% w poziomie Ap. Inaczej kształtuje się sytuacja w próbkach glebowych pobranych z poziomów powierzchniowych i podpowierzchniowych, w których zawartości węgla organicznego nierzadko przekraczają średnią, przyjętą dla naszego kraju, zawartość Corg. Stopień wysycenia kompleksu sorpcyjnego kationami zasadowymi był zdecydowanie wyższy w próbkach powierzchniowych i podpowierzchniowych, w porównaniu do analizowanych profili glebowych, osiągając, a w niektórych przypadkach przekraczając, wartości 90% (próbka 4, 12, 14). Otaczający Zakład Mondi Świecie S.A. obszar, scharakteryzowano pod względem obciążenia gleb metalami ciężkimi, klasyfikując go według wytycznych przyjętych przez Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa. Według kryteriów przyjętych przez IUNG Doktorantka nie stwierdziła zanieczyszczenia gleb metalami ciężkimi. Wprowadzając dodatkowe kryterium, porównanie do norm prezentowanych w innych krajach europejskich, Autorka potwierdziła brak zanieczyszczenia analizowanego obszaru metalami ciężkimi. Ewidentnym plusem prezentowanej pracy jest dokumentacja wpływu oddziaływania zakładu przemysłowego z grupy celulozowo papierniczej na zawartość metali ciężkich, ich form całkowitych oraz bioprzyswajalnych, w glebach. Dotychczas w literaturze naukowej nie prezentowano tego typu badań. Produkcja mas celulozowych wiąże się z zanieczyszczeniami powietrza, szczególnie związkami siarki, tak więc oznaczenia zawartości tego składnika w glebach otaczających zakład produkcyjny jest niewątpliwie jednym z ważniejszych kryteriów oceny stopnia oddziaływania zakładu na środowisko. Na podstawie przeprowadzonych analiz zarówno materiału roślinnego, jak też gleb Doktorantka uznała, że badany obszar przylegający do Zakładu Mondi Świecie S.A. jest wolny od zanieczyszczeń lub średnio zanieczyszczony siarką, a oznaczone zawartości tego makroskładnika nie stanowią potencjalnego zagrożenia dla rozwoju flory na badanym obszarze. Interesujące wyniki zaprezentowano w rozdziale 4.5. poświęconym ocenie zanieczyszczenia gleb w oparciu o wyliczone indeksy, m.in. wskaźnik zanieczyszczenia (CF) czy też indeks geoakumulacji (Igeo) lub wskaźnik wzbogacenia (EF), określający stopień akumulacji metali ciężkich w profilu glebowym.. W oparciu o uzyskane wyniki Doktorantka uznała, że badane gleby cechuje niskie i umiarkowane zanieczyszczenie pod względem badanych metali ciężkich, za wyjątkiem rtęci, natomiast wskaźnik wzbogacenia sugeruje naturalną, wynikającą z procesów glebowych, zawartość analizowanych pierwiastków.

5 Naukowa dyskusja uzyskanych przez Doktorantkę wyników została przeprowadzona, w większości przypadków, w oparciu o dane literaturowe dotyczące innych gałęzi przemysłu, co tym mocniej przemawia na korzyść słuszności podjęcia tematu pracy doktorskiej oraz publikacji otrzymanych wyników. Ostatni rozdział V Autorka opatrzyła tytułem wnioski, w którym zawarła 9 najważniejszych spostrzeżeń nasuwających się po analizie zebranego, niezwykle obfitego, materiału badawczego. Wnioski są odpowiedzią na podjęty temat i postawioną tezę badawczą. Lektura przedstawionej do oceny pracy nasunęła mi jednak kilka uwag krytycznych i dyskusyjnych: 1. W podrozdziale zaprezentowano schematy zagospodarowania odpadów (Rys.2) oraz emisji zanieczyszczeń według różnych koncepcji (Rys. 3 i 4), jednak nie zostały one opisane, co utrudnia prawidłowe ich odczytanie. 2. W rozdziałach tych prezentowana jest także charakterystyka Zakładu Mondi Świecie S.A. na tle poszczególnych omawianych elementów środowiska. Wydaje się, że celowe byłoby przesunięcie danych dotyczących przedmiotu analizy do osobnego podrozdziału pt. Charakterystyka Zakładu Mondi Świecie S.A., w którym zebrane byłyby dane o zakładzie. 3. W rozdziale dwukrotnie użyto określenia spadek, obniżenie odczynu. Należałoby użyć sformułowania zmiana odczynu ; spadają, obniżają się wartości ph. 4. W rozdziale III przedstawiono m.in. lokalizację miejsc poboru próbek, które wyznaczone zostały po analizie m.in. map glebowo-rolniczych gminy Świecie. Wiadomym jest, że depozycja zanieczyszczeń wiąże się z w warunkami atmosferycznymi, czy na lokalizację miejsc poboru prób miały wpływ także warunki klimatyczne, m.in. siła i kierunek wiatrów? W opisie lokalizacyjnym zabrakło także większej dokładności w przedstawieniu rodzaju ekosystemów, które były reprezentowane przez punkty pomiarowe, co utrudnia nieco w dalszej części interpretację wyników. Wiadomo, że były one zlokalizowane wzdłuż drogi krajowej, jednak nie wiemy czy był to ekosystem łąkowy, grunt orny, czy też teren zadrzewiony. 5. W rozdziale 3.4. oraz 4.5. przedstawiono indeks C:N jako wskaźnik oceny zdegradowania gleb, czy też oceny zanieczyszczenia gleb. Takie podejście nie wydaje się słusznym, gdyż wskaźnik C:N jest indeksem przemian materii organicznej, wskazującym na tempo mineralizacji materii organicznej i dostępność (lub jego ograniczenie) azotu dla roślin. Indeks ten może być wykorzystywany przy charakterystyce procesów degradacji czy też ocenie

6 stopnia zanieczyszczenia gleb ale wyłącznie w ścisłym powiązaniu, jako tło komentarz, z oceną innych parametrów, m.in. zawartości metali ciężkich, a nie jako samodzielny indeks w kontekście oceny zanieczyszczenia czy degradacji. 6. W rozdziale podano, że Wyniki badań laboratoryjnych (...) przedstawiono w Tabeli nr 19 i 20; powinno być w Tabeli 20 i W ww tabelach jako źródło klasyfikacji uziarnienia podano PTG 2011, powinno być PTG W rozdziale Autorka przedstawia wyniki analizy odczynu gleb, którego miarą są wartości ph. Autorka wymiennie stosuje określenia odczyn oraz kwasowość. Takie podejście nie jest właściwe, gdyż kwasowość gleby oznacza stężenie jonów wodorowych i określane jest w meq/100g gleby lub mmol(+)/100g gleby lub w cmol (+)/kg i metodyka oznaczeń tego parametru jest inna. Prezentowane w tej części pracy wyniki dotyczą wartości ph mierzonych w wodzie destylowanej lub 1 M KCl, w sposób potencjometryczny. 9. Na wykresach z wszystkich badanych obiektów prezentowane są wyniki minimum i maksimum: wartości ph, zawartości węgla organicznego, azotu ogółem, które ciężko porównać. Trudno porównywać zawartość Corg. między poziomami A i C. Lepiej byłoby na wykresach przedstawiać wyniki z tych samych głębokości, czy też poziomów genetycznych. 10. W tabeli 24 zaprezentowano wyniki zawartości węgla organicznego i azotu ogółem. Zawartość Corg. podano w jednej kolumnie w % i obok w drugiej kolumnie w gxkg -1, co wydaje się zbędne, natomiast w tym miejscu dobrze byłoby umiejscowić wyliczony indeks C:N. W tabeli tej w próbkach z poziomów powierzchniowych i podpowierzchniowych zawartości Corg. znacznie przekraczają średnią zawartość tego składnika opisaną dla gleb Polski. Biorąc pod uwagę fakt, iż badane przez Autorkę gleby charakteryzują się bardzo lekkim uziarnieniem nasuwa się pytanie czym tłumaczyć tak wysokie, na poziomie 6, 7 i 8%, ilości Corg.? 11. W rozdziale 4.2.5, na stronie 83 opisane zostały średnie procentowe udziały form bioprzyswajalnych w całkowitych zawartościach metali ciężkich z odnośnikiem do Tabeli 31 i 32. Jednak obie tabele prezentują zawartość form bioprzyswajalnych w mgxkg W rozdziale na str. 87 Autorka podaje, że zawartość siarki ogólnej w glebie mieści się w zakresie od mg/100g co jest jak sądzę pomyłką; podobnie należy zweryfikować na str. 88: mg/100 g, wartość ta nie odpowiada 0,2%. 13. Prezentowane w pracy rysunki raz są opisywane jako rysunki (Rys.), a innym razem jako ryciny (Ryc.), należało by to ujednolicić.

7 14. Bibliografia zawiera pozycje, które nie występują w tekście i odwrotnie, niektóre cytowane pozycje literatury nie znajdują się w wykazie literatury. Należałoby uporządkować spis literatury, oddzielając linki do stron internetowych od pozostałych pozycji literatury. Zbędnym wydaje się umieszczanie w spisie instrukcji obsługi programu (poz. 26) lub instrukcji technicznych dla studentów (poz. 96). Zamieszczone powyżej uwagi są w większości natury formalnej i dyskusyjne i nie wpływają na wartość merytoryczną przedstawionej dysertacji. Mogą być pomocne przy dalszych opracowaniach. Podsumowując stwierdzam, że praca doktorska mgr inż. Katarzyny Matuszczak jest oryginalna, nowatorska, dostarcza wielu cennych informacji na temat oddziaływania przemysłu celulozowo-papierniczego na otaczające środowisko. Doktorantka zebrała obszerny materiał badawczy, do którego dobrała właściwe metody badawcze, co wskazuje na dobre przygotowanie mgr inż. Katarzyny Matuszczak do prowadzenia prac naukowych, świadczy o jej dociekliwości i dobrej organizacji pracy. 6. Wniosek końcowy Przedstawiona do oceny rozprawa mgr inż. Katarzyny Matuszczak pt. Oddziaływanie zakładu celulozowo papierniczego MONDI Świecie S.A. na wybrane elementy środowiska przyrodniczego (gleba i roślina) została wykonana zgodnie z wymaganiami Ustawy o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz stopniach i tytule w zakresie sztuki, z dnia 14 marca 2003, art. 13 (z późn. zmianami). Dlatego stawiam wniosek o dopuszczenie Doktorantki do dalszych etapów przewodu doktorskiego. Elżbieta Jamroz