GEOŚRODOWISKOWE ASPEKTY REKULTYWACJI SKŁADOWISK ODPADÓW

GEOŚRODOWISKOWE ASPEKTY REKULTYWACJI SKŁADOWISK ODPADÓW Eugeniusz KODA 1 1. WPROWADZENIE W Polsce nadal większość eksploatowanych składowisk odpadów komunalnych nie spełnia wymaganych obecnie standardów (szczelna izolacja, drenaże odcieków, system odgazowania, ukształtowanie bryły i przykrycie) [1]. Często są to obiekty w tzw. złych lokalizacjach (tereny podmokłe, grunty przepuszczalne w podłożu, strefy zasilania ujęć wód, tereny chronione, itp.). Problem rekultywacji składowisk odpadów komunalnych zaczął być dostrzegany praktycznie dopiero w latach dziewięćdziesiątych. [2] Wcześniej porządkowanie takich miejsc zwykle polegało na przykryciu odpadów warstwą przypadkowego gruntu, wbudowaną bez stosowania zasad robót ziemnych. Przeprowadzenie pobieżnych zabiegów rekultywacyjnych, zwykle polegające na przysypaniu powierzchni warstwą gruntu, nie doprowadza do zabezpieczenia przed negatywnymi skutkami oddziaływań na środowisko gruntowo-wodne. Często powstają tam warunki sprzyjające migracji toksycznych substancji mineralnych i związków organicznych, utrzymujących się przez wiele lat [3, 4, 5, 6]. Obecnie rekultywacja składowiska rozumiana jest jako zespół zabiegów technicznych i biologicznych, mających na celu pełne wyeliminowanie zagrożeń dla otoczenia [7, 8, 9, 10, 11]. Dane statystyczne dotyczące stanu rekultywacji składowisk w Polsce pokazano w tabeli 1. Mając na uwadze zamknięcie i rekultywację składowisk odpadów należy rozgraniczyć dwa przypadki różniące się ilością i zakresem prac, które należy wykonać: zamknięcie eksploatowanego składowiska odpadów wykonanego zgodnie ze współczesnymi tendencjami i wymogami prawnymi, zamknięcie i rekultywacja nieuporządkowanego, starego składowiska odpadów. W pierwszym przypadku prace związane z zakończeniem eksploatacji sprowadzają się głównie do kilku czynności, takich jak: formowanie bryły odpadów, wykonanie instalacji odgazowującej, uszczelnienie powierzchni i ułożenie warstwy rekultywacyjnej. Obiekty te powinny posiadać rozwiązania techniczne ograniczające ich wpływ na środowisko oraz zatwierdzone programy rekultywacji. Zdarza się jednak, że stanowią one również znaczące zagrożenie dla środowiska, wynikające z błędów popełnionych przy projektowaniu i wykonawstwie lub niewłaściwej eksploatacji. 1 Dr inż., Katedra Geoinżynierii, Wydział Inżynierii i Kształtowania Środowiska, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

Tabela 1. Kontrolowane składowiska odpadów w Polsce [12]. Składowiska kontrolowane czynne liczba 1008 powierzchnia w ha stan w dniu 31.12.2006r. 3309,5 zrekultywowana w ha w ciągu roku 22,6 zamknięte liczba 82 powierzchnia w ha stan w dniu 31.12.2006r. 199,2 zrekultywowana w ha w ciągu roku 12,9 Natomiast analizując drugi przypadek, należy rozszerzyć wymienione prace o zabiegi związane z naprawą szkód w środowisku powstałych wskutek wieloletniej nieprawidłowej eksploatacji obiektu, głównie związanych z degradacją środowiska gruntowo-wodnego. Głównym celem prac rekultywacyjnych jest wyeliminowanie lub ograniczenie oddziaływania obiektu na środowisko gruntowo-wodne i emisji do atmosfery (bariery izolacyjne, przykrycie składowiska, wprowadzenie roślinności), a w przypadku składowisk nadpoziomowych bardzo ważnym zagadnieniem jest ukształtowanie bryły składowiska z zabezpieczeniem stateczności, przy uwzględnieniu docelowego zagospodarowania terenu. Schematy składowiska przed i po wykonaniu zabiegów rekultywacyjnych (ukształtowanie i przykrycie bryły składowiska, system zabezpieczenia przed migracją z barierą pionową i drenażem odcieków) przedstawiono na rys. 1. Odpowiednio zrekultywowane składowisko odpadów może zostać wykorzystane w przyszłości jako teren rolniczy, leśny, budowlany lub rekreacyjny. Nawet dobrze zabezpieczone składowisko odpadów, w okresie eksploatacji i jeszcze wiele lat po jej zakończeniu, stanowi potencjalne źródło zanieczyszczeń, zwłaszcza dla wód podziemnych, dlatego wymagane jest prowadzenie monitoringu obiektu przez okres co najmniej 30 lat po zakończeniu eksploatacji. W artykule przedstawiono zagrożenia dla środowiska pochodzące ze składowisk odpadów komunalnych oraz procedury i rodzaje zabiegów rekultywacyjnych chroniących środowisko naturalne przed zanieczyszczeniem i degradacją. Omówiono zabiegi techniczne stosowane przy kształtowaniu bryły składowiska i wzmacnianiu stateczności skarp oraz sposoby ograniczenia migracji zanieczyszczeń do środowiska gruntowo-wodnego. Ocenę skuteczności zabiegów rekultywacyjnych, w oparciu o wyniki modelowania numerycznego i obserwacji monitoringowych, przedstawiono na przykładzie składowisk Radiowo i Łubna. Są to stare obiekty nadpoziomowe, położone w trudnych warunkach hydrogeologicznych i hydrograficznych, które przez wiele lat eksploatacji nie posiadały żadnych systemów zabezpieczeń. Przedstawiono zabiegi techniczne dla zapewnienia stateczności skarp. Na podstawie przeprowadzonego modelowania numerycznego i analizy wyników monitoringu, wykazano korzystny wpływ pionowych przesłon przeciwfiltracyjnych i systemów drenażowych na poprawę jakości wód powierzchniowych i podziemnych oraz stan i kondycję zbiorowisk roślinnych w rejonie analizowanych składowisk.

Rys. 1. Schematy składowiska przed i po wykonaniu zabiegów rekultywacyjnych. 2. ODDZIAŁYWANIE SKŁADOWISK ODPADÓW NA WODY PODZIEMNE Stopień zagrożenia dla środowiska ze składowisk zależy głównie od rodzaju odpadów, sposobu składowania oraz od warunków hydrograficznych i hydrogeologicznych. Przeprowadzenie skutecznych zabiegów rekultywacyjnych uwarunkowane jest dobrym rozpoznaniem obiektu oraz bliższego i dalszego jego otoczenia [14]. Wpływ składowisk na wody podziemne został udokumentowany i opisany w literaturze dla wielu obiektów. Prezentowana jest również skala i zakres zanieczyszczeń oraz przemiany substancji zanieczyszczających w strumieniu wód migrujących ze składowisk. Odcieki ze składowisk zalicza się do silnie stężonych ścieków o znacznym zróżnicowaniu składu i koncentracji zanieczyszczeń. Charakterystyka, poziom stężenia zanieczyszczeń w odciekach uzależniona jest od wielu czynników, m.in.: konstrukcji składowiska, sposobu uszczelnienia, natlenienia złoża, bilansu wodnego w korpusie składowiska, a głównie od rodzaju i wieku odpadów. Pomimo bogatej literatury, brak jest jednoznacznych danych dotyczących: charakterystyki substancji zanieczyszczających, w tym mikrozanieczyszczeń, warunków migracji zanieczyszczeń w nawiązaniu do budowy geologicznej i warunków hydrogeologicznych, zasięgu rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń na terenach przyległych,

roli sieci hydrograficznej w migracji zanieczyszczeń w wodach podziemnych, znaczenia geomembran i uszczelnień mineralnych w ograniczaniu migracji, możliwości i ewentualnie czasu pełnej degradacji zanieczyszczeń. Na podstawie licznych badań wiadomo, że ze składowisk odpadów komunalnych migruje szereg substancji organicznych i mineralnych, które oddziaływają na stężenie większości makroskładników oraz własności fizyczne, chemiczne, biologiczne i organoleptyczne wód podziemnych. W odciekach ze składowisk stężenia makroskładników są na ogół wielokrotnie wyższe niż w typowych ściekach komunalnych [2]. Należy zwrócić uwagę na bardzo wysoką utlenialność i zasolenie. W dalszej odległości od składowiska obserwuje się stopniowe zmniejszanie się stężeń zanieczyszczeń w środowisku gruntowo-wodnym w wyniku różnych procesów, a w szczególności - rozcieńczania, sorpcji, wymiany jonowej oraz utleniania. Zwykle wydzielane są dwa podstawowe schematy migracji zanieczyszczeń: Migracja w strefie aeracji oraz w płytkiej odkrytej warstwie wodonośnej. Migracja w warstwie izolowanej utworami słabo przepuszczalnymi. W pierwszym przypadku istotną rolę odgrywa proces utleniania, w wyniku którego następuje stosunkowo szybka mineralizacja substancji organicznych. Powstają wtedy proste związki nieorganiczne, zazwyczaj dobrze rozpuszczalne w wodzie. W drugim przypadku zanieczyszczenia nie są utleniane, a proces mineralizacji substancji organicznych przebiega bardzo powoli. Powstają również produkty przejściowe rozkładu substancji organicznych (kwasy tłuszczowe, aldehydy, alkohole). W warunkach tych, ze względu na redukcyjny charakter środowiska, łatwo migrują zredukowane formy azotu, żelazo, mangan, a także metale ciężkie. W nurcie wód gruntowych przepływających w rejonie składowiska można wyodrębnić trzy strefy zanieczyszczeń powodowanych odciekami, które różnią się rodzajem i natężeniem zachodzących procesów biochemicznych (rys. 2). Najbliżej składowiska znajduje się strefa najbardziej zanieczyszczona, nazywana strefą redukcyjną. Charakteryzuje ją bardzo duże zużycie tlenu, a w konsekwencji jego niedobór powoduje redukcję azotanów i siarczanów oraz sprzyja występowaniu jonów amonowych i żelaza dwuwartościowego. Potencjał redox tego obszaru jest ujemny. Kolejną strefę stanowi strefa przejściowa, odznaczająca się nieznaczną ilością tlenu i obecnością żelaza dwuwartościowego jako wskaźnika charakterystycznego dla tego środowiska. Trzecia strefa, utleniająca, odznacza się dodatnim potencjałem redox, a stężenie zanieczyszczeń występuje na poziomie poniżej wartości dopuszczalnych [15]. Rys. 2. Strefy zanieczyszczeń wód gruntowych powodowane odciekami [15].

Odpady, nawet dobrze zagęszczone, charakteryzują się stosunkowo wysoką przepuszczalnością [16]. Przy sporządzaniu bilansu wodnego przyjmuje się, że na składowiskach ze słabo zagęszczonymi odpadami infiltruje do korpusu 25 do 60% opadu, a na składowiskach z dobrze zagęszczonymi odpadami od 10 do 25% opadu. Migracja zanieczyszczeń w podłożu uzależniona jest od warunków hydrogeologicznych, a szczegółowe rozpoznanie dróg migracji w podłożu starych składowisk jest często trudne do określenia. Tylko w przypadku bardzo prostych warunków hydrogeologicznych (poziomo zalegająca warstwa wodonośna o stałej miąższości, izolowana utworami słabo przepuszczalnymi) zwymiarowanie strumienia migracji zanieczyszczeń jest w miarę proste. Natomiast w przypadku takiej samej warstwy, ale przy braku izolacji od powierzchni terenu sytuacja znacznie się komplikuje, gdyż należy uwzględnić wpływ zasilania infiltracyjnego i zmienną miąższość strumienia migracji. Jeszcze bardziej skomplikowane warunki migracji zanieczyszczeń występują przy lokalizacji składowiska w obrębie dolin rzecznych. W tym przypadku układ strumienia zanieczyszczeń kształtuje się nie tylko pod wpływem zasilania infiltracyjnego na terenie doliny, ale również drenażu wód głębszych poziomów wodonośnych. Modelowanie migracji zanieczyszczeń wymaga wtedy rozpoznania pionowej i poziomej zmienności ciśnień piezometrycznych oraz parametrów hydrogeochemicznych, co w praktyce wymaga instalowania piezometrów zafiltrowanych na różnych głębokościach. 3. WYKONANIE BADAŃ I OPRACOWANIE PROJEKTU REKULTYWACJI Stopień zagrożenia dla środowiska ze składowisk zależy głównie od rodzaju i wieku zdeponowanych odpadów, sposobu składowania oraz warunków hydrograficznych i hydrogeologicznych. Podjęcie skutecznych zabiegów rekultywacyjnych uwarunkowane jest dobrym rozpoznaniem nie tylko samego składowiska, lecz również bliższego i dalszego jego otoczenia [4, 14]. Podstawowe badania inwentaryzacyjne starych składowisk powinny obejmować, przede wszystkim: analizę dokumentacji eksploatacyjnych (o ile takie istnieją) określających rodzaje i wiek odpadów oraz ewentualnie zjawiska nietypowe (pożary, osuwiska, itp.), inwentaryzację geodezyjną ilości zdeponowanych odpadów, rozpoznanie warunków hydrogeologicznych w podłożu i na terenach przyległych, badania stanu zanieczyszczenia środowiska wodno-gruntowego ( tło ), ocenę stanu i ewentualnie parametrów mechanicznych odpadów, opis terenów i obiektów chronionych w otoczeniu składowiska, oszacowanie składu i ilości wytwarzanego gazu składowiskowego. Powyższe dane są niezbędne do opracowania projektu budowlanego rekultywacji składowiska [17, 18, 19], przy czym z uwagi na zagrożenia dla środowiska gruntowowodnego, jednym z pierwszych działań przygotowawczych powinno być opracowanie dokumentacji hydrogeologicznej. Ze względu na różnorodność warunków fizjograficznych i hydrogeologicznych, należy unikać powielania tych samych rozwiązań projektowych bez wcześniejszej interpretacji wyników badań inwentaryzacyjnych. Takie postępowanie pozwoli optymalne dobrać rozwiązania techniczne, aby należycie chronić teren otaczający środowisko przed dalszą degradacją. Z powyższych względów nie jest możliwe przedstawienie typowego sposobu realizacji prac na rekultywowanym obiekcie, lecz jedynie opracowanie wytycznych, którymi należy się kierować przy sporządzaniu projektu budowlanego [17, 19].

Kryteria doboru sposobów i zakresu rekultywacji składowisk: Kryteria ekonomiczne: - koszty realizacji prac, - koszty zastosowanych materiałów, - koszty nadzoru i utrzymania zieleni wprowadzonej podczas rekultywacji, - wartość użytkowa terenów na których zlokalizowane jest składowisko. Kryteria ekologiczne i społeczne: - stopień zagrożenia dla środowiska naturalnego (kryterium podstawowe), np. przy lokalizacji stanowiącej zagrożenie dla zbiorników wód użytkowych, - planowane docelowe przeznaczenie terenu, np.: przeznaczenie na cele budowlane będzie wymagało postawienia większych wymagań z zakresu geotechniki niż przeznaczenie na cele rekreacyjne, - zakładany czas rekultywacji wynikający z planowanego zagospodarowania terenów w otoczeniu obiektu, np.: intensywny rozwój otoczenia składowiska może wymuszać zastosowanie metod przynoszących szybsze efekty, - możliwości realizacyjne dostosowane do zagrożeń, np.: dobór rozwiązań projektowych powinien wynikać z rzetelnej oceny zagrożeń środowiska. Ochrona środowiska powinna być traktowana jako cel nadrzędny, dlatego kryteria ekologiczne i społeczne powinny być traktowane jako wiodące. Przy rekultywacji składowisk można wyróżnić następujące fazy realizacji prac: Przygotowanie inwestycji: - zgromadzenie wszystkich informacji dotyczących składowiska, - ocena stopnia degradacji środowiska i identyfikacja podstawowych zagrożeń, - określenie i uzgodnienie kierunku zagospodarowania, sprawdzenie zgodności z miejscowym planem zagospodarowania przestrzennego, - opracowanie projektu budowlanego i raportu o oddziaływaniu na środowisko, - uzyskanie niezbędnych uzgodnień i decyzji administracyjnych. Rekultywacja techniczna: - ukształtowanie korpusu składowiska, z uwzględnieniem bezpieczeństwa geotechnicznego, ochrony środowiska i przyszłego zagospodarowania, - regulacja warunków wodnych na terenie składowiska i w otoczeniu, - uformowanie warstwy dla zabudowy biologicznej na powierzchni składowiska, - budowę infrastruktury do docelowego użytkowania terenu (drogi, elementy bezpieczeństwa, studzienki, przepusty, itp.). Rekultywacja biologiczna: - stworzenie możliwości siedliskowych dla roślin, - stabilizację i ochronę warstwy glebotwórczej, - stymulowanie procesów glebotwórczych, - ograniczenie infiltracji wód opadowych przez warstwę rekultywacyjną do odpadów (zatrzymywanie wody na powierzchni i w strefie korzeniowej), - zwiększenie ewapotranspiracji, - ograniczenie spływu powierzchniowego ze skarp składowiska, - regulację stosunków wodnych w warstwie glebotwórczej (zatrzymanie wody i ochrona przed zanieczyszczeniem). Zagospodarowanie docelowe: - zabiegi techniczne połączone z zagospodarowaniem biologicznym, mające na celu przywrócenie użyteczności terenu składowiska dla celów gospodarczych (leśne, rolne, wodne, komunalne, rekreacyjne lub inne).

4. USZCZELNIENIE PODŁOŻA I OCHRONA WÓD PODZIEMNYCH Szczególne problemy pojawiają się, gdy istnieje potrzeba dalszej eksploatacji starego składowiska, które już w przeszłości spowodowało poważne szkody w środowisku [2, 9]. Dalsza eksploatacja uwarunkowana jest koniecznością naprawy wieloletnich zaniedbań. Rozbudowa takiego składowiska wymaga zabezpieczenia przed postępującym wpływem na tereny przyległe (głównie zanieczyszczenia wód). Dla nowych składowisk ograniczenie oddziaływania na wody podziemne jest zwykle realizowane przez złożony system wykładziny podstawy (z dwuwarstwowym uszczelnieniem geomembraną, matą bentonitową i/lub mineralnym). Korzystne dla lokalizacji jest, jeżeli w podłożu składowiska występuje naturalna ciągła warstwa izolacyjna. Dla składowiska odpadów innych niż niebezpieczne i obojętne - miąższość naturalnej warstwy izolującej powinna być nie mniejsza niż 1 m, o współczynniku filtracji k 1,0x10-9 m/s [1] W przypadku starych składowisk tego typu uszczelnienie podstawy nie jest możliwe do wykonania. Zabezpieczenie przed postępującym zanieczyszczeniem wód gruntowych może być realizowane przez wykonanie uszczelnienia bocznego [20, 21, 22, 23]. W przypadku zalegania w podłożu warstw nieprzepuszczalnych o znacznej miąższości, częstym sposobem przeciwdziałania rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń jest stosowanie pionowych przesłon przeciwfiltracyjnych wraz z opaskowym systemem drenaży odcieków (rys. 1). Jakość materiałów budowlanych (woda, bentonit, wypełniacze, spoiwa wiążące) powinna być weryfikowana w momencie ich dostarczenia na miejsce budowy. Przygotowana zawiesina bentonitowa powinna podlegać regularnym kontrolom, przynajmniej dla każdej wykonywanej sekcji. Otrzymane wyniki należy porównywać z wartościami projektowymi lub otrzymanymi z badań przydatności [24, 25, 26]. Badania właściwości fizycznych powinny obejmować głównie oznaczanie gęstości i czasu wypływu (lepkość), które należy przeprowadzać dla każdej partii przygotowanej zawiesiny bentonitowej. Przy niewielkich wymiarach składowiska można też zastosować izolację podłoża przez wykonanie ukośnych barier izolacyjnych lub poziomej przesłony iniekcyjnej, jednakże są to rozwiązania kosztowne i o niepewnych efektach zabezpieczenia. Na etapie budowy, konieczne jest prowadzenie stałego nadzoru na budowie w celu zapewnienia ciągłości przesłony (odpowiednie "zakłady" poszczególnych zabiorów i sekcji) i weryfikacji projektowanego zagłębienia poniżej stropu warstwy słabo przepuszczalnej [8]. Do nadzoru przy realizacji przesłony należą następujące zadania: ustalanie kolejności realizacji poszczególnych zabiorów i sekcji, określenie (makroskopowo) rodzaju gruntów w podłożu i decydowanie o głębokości poszczególnych zabiorów głębiarki (min. 2 m poniżej stropu warstwy słabo przepuszczalnej), kontrola zakładów poszczególnych zabiorów i sekcji (min. 0.5 m), określenie gęstości zawiesiny, określenie lepkości umownej zawiesiny, pobranie próbek gruntu do badań laboratoryjnych, pobranie próbek zawiesiny do badań laboratoryjnych. Dodatkowo dla zawiesiny bentonitowej wskazane jest oznaczanie objętości filtratu, odczynu ph, zawartości piasku, osadu filtracyjnego oraz jakości wody używanej do jej przygotowania [24, 26].

Z uwagi na potencjalne agresywne oddziaływanie odcieków ze składowisk na materiał przesłony, wskazane jest wykonywanie badań kontrolnych parametrów filtracyjnych po kilku latach od wykonania przesłony [25]. Przykładami zastosowania uszczelnienia bocznego w postaci bentonitowej przesłony przeciwfiltracyjnej są dwa największe warszawskie składowiska Radiowo i Łubna. Aby system ten działał poprawnie, zaprojektowano system drenażowy odcieków w strefie między przesłoną i składowiskiem. Zalecane jest aby poziom wody gruntowej na zewnątrz przesłony bocznej był wyższy niż wewnątrz, aby umożliwić filtrację wody w kierunku składowiska [21]. Składowisko Łubna zlokalizowane jest na podmokłym terenie niecki morfologicznej, ukształtowanej na powierzchni wysoczyzny polodowcowej. Od powierzchni występuje warstwa wodonośna zbudowana z piasków, z wkładkami pyłów oraz lokalnie gruntów organicznych, o miąższości 2-4 m (lokalnie 15 m). Jest ona podatna na wnikanie zanieczyszczeń i w znacznym stopniu była zanieczyszczona odciekami ze składowiska. Średni współczynnik filtracji w tej warstwie wynosi około 1 m/d. Głębiej występuje słaboprzepuszczalna warstwa glin zwałowych o miąższości ok. 5m, zalęgająca na pyłach i iłach zastoiskowych (miąższość 20-30 m). Średni współczynnik filtracji w tej warstwie wynosi około 0,005m/d. Zestaw glin zwałowych i utworów zastoiskowych stanowi płaszcz ochronny użytkowanego poziomu wodonośnego. Składowanie odpadów komunalnych na składowisku Łubna rozpoczęto w 1978 roku na nieprzygotowanym do tego celu terenie. Pozwolenie na eksploatację jest aktualne do końca 2010 roku. Obecnie dzienny ładunek składowanych odpadów wynosi od 500 do 900 ton, przy czym w szczytowym okresie w latach 1996-98 sięgał on 2500 ton. Odpady są wykorzystywane jako materiał budowlany do kształtowania nasypów dociążających. Plan zagospodarowania składowiska z elementami rekultywacyjnymi przedstawiono na rys. 3, a schemat pasa rekultywacyjnego wokół składowiska, z pionową przesłoną przeciwfiltracyjną i systemem drenażowym odcieków, na rys. 4. W ramach uszczelnienia bocznego składowiska wykonano bentonitową przesłonę przeciwfiltracyjną zabezpieczającą przed migracją zanieczyszczeń w pierwszej warstwie wodonośnej. Współczynnik przepuszczalności materiału przesłony wynosi poniżej 1x10-9 m/s. Z badań laboratoryjnych i polowych określono, że gradient początkowy dla materiału przesłony wynosi około 50, co w warunkach składowiska Łubna czyni ją praktycznie nieprzepuszczalną (gradienty przy przesłonie na poziomie i=1-2). Przy doborze składu mieszanki uwzględniono wyniki fizyko-chemiczne badań zanieczyszczonych wód gruntowych, odcieków i gruntów w podłożu. Ze względu na podatność bentonitu na przemarzanie i wysychanie zamknięcie przesłony od góry (do 1,2m) wykonano z betonu hydrotechnicznego. Głębokość przesłony jest zmienna w zależności od warunków geologicznych na trasie i wynosi od 5,5 do 17 m. Głębokość przesłony w poszczególnych sekcjach była dostosowana do głębokości zalegania stropu gruntów słaboprzepuszczalnych (zagłębienie 2-3 m poniżej stropu warstwy). Dodatkowym zabezpieczeniem przed migracją zanieczyszczeń było zapewnienie kierunku potencjalnej migracji wód od strony terenów przyległych ( woda czysta ) do drenażu odcieków, znajdującego się między przesłoną a skarpą składowiska (rys. 4). Chroni to również materiał przesłony przed potencjalną degradacją odciekami. Podobny system zabezpieczania wód podziemnych zastosowano na składowisku Radiowo.

Rys. 3. Plan zagospodarowania składowiska Łubna, z elementami rekultywacyjnymi. Rys. 4. Schemat pasa rekultywacyjnego wokół składowiska Łubna [2].

5. KSZTAŁTOWANIE BRYŁY SKŁADOWISKA I ANALIZA STATECZNOŚCI 5.1. Ocena parametrów geotechnicznych odpadów W zależności od rodzaju odpadów zdeponowanych na składowiskach, stosuje się różne sposoby oceny parametrów geotechnicznych. Bezpośrednie badania parametrów wytrzymałościowych poszczególnych składników odpadów komunalnych są rzadko przeprowadzane. Wyznaczenie parametrów mechanicznych odpadów komunalnych wymaga wykorzystania nowych technik badawczych stosowanych w geotechnice, z uwzględnieniem modyfikacji wynikającej ze specyfiki odpadów komunalnych, wykazujących jeszcze większą niejednorodność niż grunty [27]. Odpady deponowane na składowisku są materiałem bardzo zróżnicowanym i niejednorodnym [28], mogą znacznie różnić się zarówno morfologią, jak i stanem zagęszczenia. Wynika stąd problem wiarygodnej oceny ich właściwości fizycznych i parametrów mechanicznych [29]. W ramach badań dla oceny parametrów mechanicznych odpadów do analizy stateczności mogą być wykorzystane: analiza morfologiczna odpadów, wykopy badawcze, pomiary odkształceń, sondowania statyczne WST i CPT, próbne obciążenia oraz analizy wsteczne osuwisk zinwentaryzowanych w przeszłości na składowiskach [28, 29, 30, 31]. Zmienne właściwości morfologiczne odpadów zależne są m.in. od: wielkości i rodzaju zabudowy miejskiej, nasycenia jej obiektami usługowymi i innymi niemieszkalnymi, wyposażenia techniczno-sanitarnego budynków, sposobu ogrzewania, pory roku, itp. Do czynników subiektywnych zaliczamy m.in. gospodarność, stan zamożności i stosowanie odzysku surowców wtórnych przez mieszkańców. Wśród odpadów komunalnych wyróżnić można następujące grupy: odpady domowe związane z bytowaniem ludzi w miejscu zamieszkania, odpady wielkogabarytowe (wraki samochodowe, lodówki, telewizory, meble, itp.), odpady uliczne z koszy ulicznych oraz zmiotki z chodników, jezdni i placów, odpady z obiektów użyteczności publicznej (z obiektów biurowych i sportowych), odpady z terenów zieleni zorganizowanej i pielęgnacji zieleni miejskiej, śnieg i lód usuwany z nawierzchni ulic i placów w okresie zimowym, urobek gruntowy z ziemnych robót budowlanych, gruz z remontów i rozbiórki budynków. Do odpadów miejskich dołączane są także te, które nie są zaliczane wg klasyfikacji do odpadów komunalnych. Mają one właściwości technologiczne zbliżone do odpadów komunalnych, ale pochodzą z obiektów związanych z działalnością gospodarczą, w tym m.in. z obiektów przemysłowych i usługowych, które zaliczane wg obowiązującej klasyfikacji do innych odpadów podobnych do komunalnych [16]. Z badań monitoringowych prowadzonych na składowiskach w Polsce wynika, że średnia gęstość nasypowa odpadów nie zagęszczonych wynosi od 0,15 do 0,70 Mg/m 3, a gęstość odpadów zagęszczonych na składowisku mieści się w przedziale od 0.8 do 1.4 Mg/m 3. Średnia wilgotność odpadów dla różnych miast Polski, określona na podstawie wieloletnich badań składowisk, wynosi od 40 do 60%. Niejednorodny i przypadkowy skład odpadów, ma wpływ na znaczne rozrzuty ilościowe i jakościowe ich właściwości. Podział frakcyjny odpadów wykorzystuje się do określenia, w jakim stopniu odpady komunalne mogą być uznane za gruntopodobne. Typowe odpady komunalne zawierają cząstki o wymiarach od 0,001 do 200 mm (rys. 5). Odpady starsze zawierają większą procentową zawartość drobniejszych cząstek.

Rys. 5. Podział frakcyjny odpadów komunalnych [32, 33, 34, 35]. Obecnie nie ma jednoznacznych metod badawczych i interpretacyjnych, dlatego badania odpadów na potrzeby oceny parametrów wytrzymałościowych są rzadko wykonywane. Analizując podawane w literaturze parametry stwierdzić można, że odpady deponowane na składowisku mogą charakteryzować się spójnością i kątem tarcia wewnętrznego w bardzo szerokim zakresie wartości (rys. 6): c od 0 do 80 kpa, od 150 do 400. Na parametry wytrzymałościowe odpadów ma wpływ wiele czynników, w szczególności ich skład i wytrzymałość poszczególnych ich składników oraz wiek. Na dużą wytrzymałość odpadów ma wpływ nie tylko typowy opór ścinania, lecz także efekt zbrojenia całej masy odpadów poprzez silne powiązanie ich składników [36]. Rys. 6. Parametry wytrzymałościowe odpadów komunalnych [35].

Znajomość wartości parametrów określających wytrzymałość odpadów na ścinanie (kąt tarcia wewnętrznego i spójność c) oraz określających odkształcalność odpadów (moduł podatności Es), jest niezbędna przy projektowych obliczeniach stateczności i osiadań składowisk. Wyznaczyć je można na podstawie: badań laboratoryjnych w aparatach wielkowymiarowych, badań terenowych (sondowania CPT, DPH i WST, próbne obciążenia), pomiarów bezpośrednich i wykorzystania analizy wstecznej (back analysis), badań w wirówce (centrifuge). Wiarygodne parametry wytrzymałościowe można uzyskać stosując analizę wsteczną osuwisk inwentaryzowanych na składowiskach (rys. 7) lub próbnych obciążeń wykonywanych bezpośrednio na składowisku (rys. 8) [29, 30]. Parametry geotechniczne odpadów komunalnych przyjęte do analizy stateczności dla składowisk Radiowo i Łubna zestawiono w tabeli 2. Rys. 7. Schemat osuwiska na skarpie składowiska Radiowo [28]. Rys. 8. Schemat próbnych obciążeń na nasypie doświadczalnym [28].

Tabela 2. Parametry geotechniczne odpadów komunalnych przyjęte do analizy stateczności składowisk Radiowo i Łubna [30] Kategoria Obiekt Naprężenie ρ φ c Metoda badań i weryfikacji odpadów σ [kpa] [t/m 3 ] [ o ] [kpa] Balastowe Radiowo 35 0.9 20 25 Analiza wsteczna próbnego obciążenia, CPT i WST Balastowe z piaskiem Radiowo 50 1.2 25 23 Analiza wsteczna próbnego obciążenia, CPT i WST Stare odpady Radiowo i Łubna 65 1.4 26 20 Analiza wsteczna osuwiska i skarp stabilnych, CPT i WST Świeże odpady Łubna 125 1.1 21 15 Analiza wsteczna osuwiska, sondowania CPT i WST 5.2. Analiza stateczności skarp składowisk z uwzględnieniem wzmocnień Skarpy skarp i zboczy można zaliczyć do najtrudniejszych do zbadania elementów budowli ziemnych [37, 38, 39] i składowisk. Najczęściej stosowane w praktyce są metody analizy stateczności przyjmujące kryterium równowagi granicznej (metody: szwedzka, Bishopa [40], Janbu [41], Morgensterna Price`a[42]) są metodami paskowymi. Jako siły powodujące zsuw przyjmuje się: ciężar własny odpadów lub gruntu, obciążenie naziomu, ciśnienie spływowe wody itp. Do sił utrzymujących zaliczyć można: siły tarcia i opór spójności oraz siły oporu wzmocnień. Obliczenia stateczności skarp składowisk opiera się najczęściej na następujących założeniach: kryterium wytrzymałościowe Coulomba Mohra = f = tg + c, płaski stan naprężenia i odkształcenia, niezależność parametrów i c od czasu, jednakowe przemieszczenia wzdłuż całej powierzchni poślizgu. Ostatnio coraz częściej do analizy stateczności skarp wykorzystuje się metodę elementów skończonych [45, 46, 47]. Metoda elementów skończonych ma również często zastosowanie w obliczeniach stateczności przy założeniu kryterium wytrzymałościowego Columba Mohra. Wyznaczony metodą elementów skończonych rozkład naprężenia w skarpie i w jej podłożu może być wykorzystany w obliczeniach stateczności. Obliczone wartości naprężeń głównych i kierunki ich działania pozwalają na wyznaczenie płaszczyzny, w których ze względu na warunki wytrzymałości na ścinanie stan naprężeń jest najmniej korzystny. Jest to płaszczyzna, dla której stosunek η = τ f / τ osiąga wartość minimalną. Minimalny stosunek η min można nazwać lokalnym, dla danego elementu, współczynnikiem stateczności. Zalecane jest, aby skarpy składowisk miały nachylenie od 1:3 do 1:2,5, co zapewnia stateczność ogólną, ułożenie warstw przykrycia powierzchni i stworzy możliwości dla wprowadzenia roślinności na jego powierzchnię. W przypadku starych składowisk odpadów nachylenia skarp zwykle nie były kontrolowane i często występują na nich osuwiska powodujące ekspansję składowiska na tereny przyległe [48]. Jeżeli istnieje zagrożenie powstania osuwisk należy podjąć zabiegi poprawiające stateczność [49, 50, 51, 52, 53, 54, 55]. Najczęściej stosowanymi metodami poprawy stateczności skarp są: złagodzenie nachylenia skarpy (wymaga nieraz naruszenia masy odpadów co może stwarzać zagrożenia sanitarne), konstrukcje oporowe: mury oporowe, przypory kaszycowe i nasypy dociążające,

wzmocnienia poziome, np.: geosyntetyki, materace z opon samochodowych, dogęszczenie masy odpadów ciężkimi ubijakami (w przypadku składowisk wysokich może stwarzać zagrożenia wynikające z obciążeń dynamicznych). Przykłady wzmocnionych skarp składowisk Radiowo i Łubna pokazano na rys. 9 i 10, a przykładowe obliczenia stateczności tych skarp z wykorzystaniem metody Bishopa i MES przedstawiono na rys. 11, 12 i 13. Porównanie wyników obliczeń stateczności skarp przed i po wzmocnieniu, z wykorzystaniem metody Bishopa zestawiono w tabeli 3. Wszystkie wartości współczynników stateczności wzmocnionych skarp są wyższe od 1.2, co wskazuje na skuteczność stosowanych zabiegów. W przekroju VII-VII współczynnik stateczności jest niższy od 1.2, jednakże jest to skarpa od wielu lat stabilna, dlatego nie wykonywano na niej zabiegów wzmacniających. Konstrukcje nasypów dociążających z wykorzystaniem odpadów umożliwiają wydłużenie czasu eksploatacji starych składowisk, co jest korzystne przy przeciąganiu procesu inwestycyjnego dla nowych obiektów gospodarki odpadami. Rys. 9. Wzmocnienie skarpy składowiska z wykorzystaniem nasypu dociążającego i wzmocnień poziomych (geosyntetyki i materace z opon samochodowych) [10]. Rys. 10. Schemat wzmocnienia skarpy składowiska nasypem dociążającym [10].

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 115 115 110 105 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Description: RADIOWO - Przekrój drogi ze wzmocnieniami Comments: Przekrój II-II File Name: Radiowo-droga+wzmocnienie.slp Last Saved Date: 99-02-26 Last Saved Time: 10:37:08 Analysis Method: Bishop Direction of Slip Movement: Left to Right Slip Surface Option: Grid and Radius P.W.P. Option: Piezometric Lines / Ru Tension Crack Option: (none) Seismic Coefficient: (none) Description: Odpady stare Soil Model: Mohr-Coulomb Unit Weight: 14 Cohesion: 23 Phi: 25 Description: Podloze Soil Model: Mohr-Coulomb Unit Weight: 19.3 Cohesion: 0 Phi: 33 droga technologiczna 30 kn/m2 materace z opon T=25 kn/m 1.358 geosiatka Tensar T=20 kn/m Description: Odpady balastowe+kruszywo Soil Model: Mohr-Coulomb Unit Weight: 12 Cohesion: 25 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 Phi: 20 Odleglosci Rys. 11. Analiza stateczności metodą Bishopa (GEO-SLOPE) skarpy składowiska zabezpieczonej nasypem dociążającym i ze wzmocnieniami poziomymi [47]. 110 105 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0. 0. 20. 40. 60. 80. 100. 120. 140. 0 0. 0. 14.99e+001 29.99e+001 0. 31.49e+002 41.99e+002 0. 52.49e+002 62.99e+002 73.49e+002 83.99e+002 0. 94.49e+002 t-ref.=0. t = 0. Safety=1.41 DISPLACEMENT-ABS Z_SOIL v.4.23 PROJECT : rad-dr2a DATE : 1999-02-26 h. 14:14:13 104.99e+002 Rys. 12. Analiza stateczności MES (Z-SOIL), skarpy składowiska zabezpieczonej nasypem dociążającym i ze wzmocnieniami poziomymi [47].

190 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 190 180 170 160 150 140 1.435 Desciption: Skladowisko Radiowo Comments: Przekroj VI-VI, skarpa wschodnia, stan 12`2004 File Name: radiowo_2004_vi.slz Last Saved Date: 05-01-11 Last Saved Time: 15:04:03 Analysis Method:Bishop Direction of Slip Movement:Right to Left Slip Surface Options: grig and Radius 180 170 160 150 140 130 130 120 120 rzedne [mnpm] 110 100 90 80 Description: odpady balastowe (projektowane) Soil Model: Mohr-Coulomb Unit W eight: 11 Cohesion: 25 Phi: 20 110 100 90 80 70 70 60 50 40 30 Description: odpady balastowe Soil Model: Mohr-Coulomb Unit Weight: 11 Cohesion: 25 Phi: 20 Description: odpady "stare" Soil Model: Mohr-Coulomb Unit Weight: 14 Cohesion: 20 Phi: 26 60 50 40 30 20 20 Description: podloze Soil Model: Mohr-Coulomb 10 Unit Weight: 18.5 10 Cohesion: 0 Phi: 31 0 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 odleglosci [m] Rys. 13. Analiza stateczności skarpy składowiska wzmocnionej nasypem dociążającym, z uwzględnieniem stanu docelowego i położenia krzywej depresji odcieków [49]. Tabela 3. Wyniki analizy stateczności skarp składowiska Radiowo dla stanu przed i po wzmocnieniu, z wykorzystaniem metody Bishopa i MES [49]. Współczynnik stateczności F Przekrój Bez wzmocnień Ze wzmocnieniami Metoda Bishopa Metoda Bishopa MES I-I 1,04 1,36 1,41 II-II 1,06 1,36 1,50 III-III 1,14 1,27 1,29 IV-IV 1,18 1,33 1,41 V-V 1,12 1,29 1,36 VI-VI 1,03 1,44 1,47 VII-VII 1,15 1,15 1,18 VIII-VIII 1,08 1,25 1,34 Poprawa warunków stateczności skarp składowisk może być realizowana z uwzględnieniem zmiany geometrii skarpy, z zastosowaniem konstrukcji oporowych i wzmocnień poziomych. Najkorzystniejszym sposobem poprawy warunków stateczności skarp składowisk są nasypy dociążające, stwarzające możliwości uzyskania dodatkowej kubatury na istniejącym składowisku do wbudowywania odpadów oraz uformowanie skarpy z uwzględnieniem projektowanego przykrycia powierzchni i docelowego zagospodarowania obiektu.

6. PRZYKRYCIE SKŁADOWISKA I ZABUDOWA BIOLOGICZNA Do uszczelnienia powierzchni składowiska należy stosować grunty spoiste (ewentualnie z dodatkiem bentonitu) i maty bentonitowe [23]. Powyżej układa się warstwę odwadniającą wykonaną ze żwiru o współczynniku filtracji 1 x 10-3 m/s. Główne funkcje, jakie spełnia uszczelnienie powierzchniowe składowiska: ograniczenie infiltracji wód opadowych w głąb korpusu składowiska, zapobieganie wydostawaniu się biogazu do atmosfery w sposób niekontrolowany, odprowadzanie wód opadowych poza obręb składowiska, zapobieganie pyleniu i roznoszeniu przez wiatr lekkich odpadów, przeciwdziałanie erozji wodnej i powietrznej. Po ukształtowaniu bryły składowiska zdeponowanymi odpadami należy ułożyć warstwę wyrównującą, która zwykle spełnia funkcję drenażu odgazowującego, dlatego powinna być wykonana z gruntu niespoistego lub sztucznego materiału porowatego. Na tak przygotowaną powierzchnię układa się uszczelnienie powierzchniowe. Może ono być wykonane z materiałów mineralnych (glina) lub sztucznych (mata bentonitowa). W szczególnych przypadkach stosuje się wielowarstwowe systemy uszczelnień powierzchni składowisk z wykorzystaniem geomembran [23] Górny element takiego system stanowi warstwa rekultywacyjna, składająca się z min. 0.5 m warstwy gruntu mineralnego i gleby (humus, kompost). Dla odgazowywanych składowisk korzystniejsze efekty uzyskuje się przy powierzchniowych uszczelnieniach warstwami mineralnymi, dopuszczającymi ograniczoną migrację wód odpadowych do masy odpadów i wspomaganie procesów rozkładu biochemicznego. Poza stosowanymi już i przewidzianymi na składowiskach zabiegami technicznymi konieczne jest wprowadzenie okrywy roślinnej (rekultywacja biologiczna). Gatunki roślin wprowadzane na składowisko powinny mieć predyspozycje [56]: ekologiczne, tj. odporność na toksyczne wyziewy biogazu, ekspansywność i konkurencyjność w stosunku do gatunków istniejących, itp., biologiczne, tj. duże przyrosty biomasy i wysoka oraz intensywna transpiracja, tworzenie zróżnicowanych zbiorowisk zbliżonych do naturalnych, łatwość krzewienia i implantowania, rozwinięty system korzeni i dobre pokrycie terenu, ekonomiczne, tj. dostępność materiału roślinnego, niskie koszty pozyskania nasion i sadzonek oraz ich implantacji. Okrywa roślinna powinna wiązać i stabilizować grunt, zapobiegać pyleniu podłoża, rozprzestrzenianiu się odoru i aerozoli. Jest też niezbędna do uzyskania wysokiej ewapotranspiracji odcieków. Najbardziej odporne na niekorzystne czynniki środowiskowe składowisk są oczywiście gatunki roślin, których przedstawiciele samorzutnie pojawili się na skarpach. Z inwentaryzacji flory naczyniowej występującej na terenie składowisk i ich otuliny można uzyskać dane do wyboru gatunków przystosowanych do rozwoju w środowisku tych obiektów. Koncepcja przyszłego składu gatunkowego fitocenozy składowiska powinna obejmować niektóre drzewa, krzewy, byliny i rośliny jednoroczne występujące na składowisku oraz nowe gatunki o szczególnych właściwościach [56]: stabilizacji podłoża tj. dających zwarte zadarnienie, wysokiej transpiracji rośliny bagienne, korzystnym systemie krzewienia wiązkowym, palowym, silnie rozgałęzionym, wytrzymałości na hipereutofizacje np. ruderalne lub siedlisk eutroficznych.

Gatunki te powinny być implantowane pomiędzy istniejącymi oazami roślinności. W strukturze pionowej powinny wystąpić [56]: drzewa wysokie (np. jesion, topola) i niskie (wierzby), krzewy o właściwościach bakteriostatycznych (bez czarny, czeremcha), krzewy szpalerowe, tworzące żywopłoty (ligustr), zimozielone (cis, sosna, świerk), krzewy o liściach atrakcyjnie wybarwionych (dereń), drzewa o liściach: pozostających wyjątkowo długo na pędach, wcześnie pojawiających się wiosną i długo utrzymujących się jesienią (wierzby), gatunki osłonowe chroniące w pierwszym roku po nasadzeniach drzewa i krzewy, stabilizujące podłoże (życica, łubin, gorczyca, koniczyny), pnącza osłaniające grunt w miejscach niedostępnych (winobluszcz, chmiel), byliny o dużej produkcji biomasy (barszcz, burak, motylkowe, szarłat), trawy i byliny o wysokiej transpiracji i odporności na hipereutrofizację (trzcina, manna, pałka, oczeret, kosaciec). 7. OCENA SKUTECZNOŚCI ZABIEGÓW REKULTYWACYJNYCH Ocena skuteczności zabiegów rekultywacyjnych może być przeprowadzona z wykorzystaniem modelowania numerycznego migracji zanieczyszczeń dla stanu przed i po wykonaniu prac rekultywacyjnych oraz na podstawie analizy wyników monitoringu jakości wód i obserwacji kondycji roślinności w rejonie rekultywowanych składowisk [13, 31, 57, 58, 59, 60]. Ocenę skuteczności zabiegów rekultywacyjnych w oparciu o wyniki modelowania numerycznego oraz badań monitoringowych przeprowadzono na przykładzie składowisk Radiowo i Łubna. W celu wykazania wpływu pionowej przesłony przeciwfiltracyjnej, wykonanej w ramach rekultywacji składowiska Radiowo, na poprawę jakości wód podziemnych pierwszej warstwy wodonośnej, wytypowano piezometr P-7A, gdyż zlokalizowany jest on na kierunku odpływu wód gruntowych w rejonie zakończenia budowy przesłony przeciwfiltracyjnej. Miejsce lokalizacji tego piezometru było najdłużej narażone na działanie odcieków i dlatego występowała tam najwyższa koncentracja strumienia zanieczyszczeń wypływających ze składowiska. Porównanie badanych wskaźników dla piezometru P-7A z okresu przed i po zamknięciu przesłony przeciwfiltracyjnej przedstawiono w tabeli 4. Do zestawienia wybrano wyniki pięciu serii pomiarowych z poborem próbek w dniach: 11.07.2000 (przed zamknięciem przesłony) oraz 20.06.2001, 28.05.2003, 7.11.2005 i 27.11.2007 (po zamknięciu przesłony). Większość parametrów, które przed zamknięciem przesłony osiągały wartości odpowiadające V klasie jakości wód (wody pozaklasowe), obecnie pozwalają zaklasyfikować wody podziemne w rejonie składowiska do I i II klasy jakości. Analizując poszczególne serie pomiarowe zestawione w tabeli 4 można stwierdzić, że wskaźniki zanieczyszczeń w kolejnych latach po zamknięciu przesłony osiągają coraz niższe wartości, np. wartość przewodności elektrolitycznej właściwej przez okres jednego roku od momentu zamknięcia przesłony zmalała z 10830 do 8370 μs/cm, a obecnie jest równa 1509 μs/cm, co klasyfikuje wody do II klasy jakości (wg Rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 23.07.2008. Podobny stan jest obserwowany dla wskaźników tlenowych (BZT 5 i ChZT Cr ), których wartości od 2000 roku zmniejszyły się kilkanaście, a nawet kilkadziesiąt razy [5].

Tabela 4. Wpływ wykonania pionowej przesłony przeciwfiltracyjnej wokół składowiska Radiowo na jakość wód podziemnych w piezometrze P-7A [13]. Wskaźnik zanieczyszczeń Jednostka Stężenie zanieczyszczeń 11.07.2000 20.06.2001 28.05.2003 7.11.2005 27.11.2007 Zamknięcie przesłony przeciwfiltracyjnej (30.11.2000 ) Przewod. elektr. µs/cm 10 830 8 370 2800 3170 1509 BZT 5 mgo 2/l 650 75 45 49 8,31 ChZT Cr mgo 2/l 1 758 226 159 193 109 Azot amonowy mgn NH4/l 97,7 14,1 1,8 0,29 0,04 Chlorki mgcl - /l 2 374 1 595 340 274 79,5 Siarczany mgso 4 2- /l 690 630 500 805 309 Miedź mgcu/l 2,1 0,6 0,261 0,228 < 0,002 Ołów mgpb/l 0,2 0,05 0,005 0,004 < 0,004 Klasyfikacja jakości wód wg Rozporządzenia Ministra Środowiska z dn. 23.07.2009r. w sprawie kryteriów i sposobu oceny stanu wód podziemnych (Dz. U. Nr 143, poz. 896). - I klasa jakości wód podziemnych, - II klasa jakości wód podziemnych, - III klasa jakości wód podziemnych, - IV klasa jakości wód podziemnych, - V klasa jakości wód podziemnych. Analizując wyniki numerycznej symulacji przepływu i migracji zanieczyszczeń (program FEMWATER z pakietu GMS) można stwierdzić, że względne ustalenie się kierunków przepływu wód podziemnych w rejonie składowiska Radiowo nastąpiło po 4-5 latach od momentu zamknięcia przesłony przeciwfiltracyjnej [6]. Wyniki modelowania numerycznego procesu transportu zanieczyszczeń w wodach gruntowych pierwszego poziomu wodonośnego przedstawiono w postaci mapy rozkładu stężenia chlorków (rys. 14A), głównie przy zachodniej skarpie składowiska, gdzie w listopadzie 2000 roku nastąpiło zamknięcie bentonitowej przesłony. Na rys.15a można zaobserwować przemieszczanie się plamy zanieczyszczeń zgodnie z kierunkiem przepływu wód gruntowych w pierwszej warstwie wodonośnej po 5 latach od momentu zamknięcia przesłony. Maksymalne stężenia chlorków, zlokalizowane wewnątrz plamy, uległy znacznej redukcji w wyniku rozcieńczania. Z prognozy wynika, że wartość stężenia chlorków w pierwszej warstwie wodonośnej po 15 latach zmniejszy się 2-3 krotnie, a całkowita redukcja zanieczyszczeń nastąpi nie wcześniej niż po 30 latach, a więc około 2030 roku. Weryfikacji obliczeń modelowych dokonano w oparciu o wyniki monitoringu lokalnego wód w rejonie składowiska. Rys. 14B i 15B prezentują przestrzenny rozkład stężenia chlorków odpowiednio z okresu przed zamknięciem oraz 5 lat po zamknięciu przesłony wokół składowiska. Porównując mapy rozkładu stężenia chlorków uzyskane z modelowania z mapami z monitoringu, można zauważyć podobieństwo dotyczące sposobu przemieszczania się plamy zanieczyszczeń, zawężania strefy skażonej i obniżania się wartości stężenia rozpatrywanego parametru.

ul. Kam pinosk a P-2A Stężenie Concentration A) B) F E P-17 D 542 264 Kanał Zaborowski P-16A C Linia kolejo wa P-14A 51 P-13 P-12A K O M P O S T O W N I A S -1 P-15 P-11A Rys. 14. Rozkład stężenia chlorków (mg Cl/dm 3 ) w początkowej fazie symulacji, przed zamknięciem przesłony przeciwfiltracyjnej P-10A 744 P-8A 76 AP-6A P-7A 2374 63 P-9 800 P-5 46 W Y S Y P I S K O P-3A P-421 35 P-1A P-2A 978 B 290 400 P-2A 1 100 1 000 9 00 8 00 7 00 6 00 5 00 4 00 3 00 2 00 1 00 0 Legenda: Legend: stężenie chlorków w wodach gruntowych I poziomu wodon ośnego [mg/l] concentration of chlorides in 1st aqu ifer [mg/l] piezometr monitorujacy wody podziemne shallow piezometer rowy i cieki powierzchniowe dikes and surface water przesłona przeciwfiltracyjna cut-off wall barie r stężeni e chlorków w próbkach wody z piezometrów w mg/l concentration of chlorides in groundwa ter [mg/l] izolinia stężenia chlor ków w I warstwie wodonośnej contour m ap of chl orides concentr ation in 1st aquifer Stężenie Concentration A) B) F P-17 D 319 Kanał Zaborowski - C L inia kolejow a P-14A 81 P-12A 63 K O M P O S T O W N I A S-1 P-15 47 P-11A 985 ul. Ka mpino ska P-10A 704 1000 900 Legenda: Legend: P-9 533 S K Ł A D O W I S K O P-2A 124 800 700 600 500 400 300 200 100 0 stężenie chlorków w wodach grunto wych I poziomu wodo nośnego [mg /l] con centratio n of chlorid es in 1st aqu ifer [mg/l] piezometr mon itorujacy wody po dziemne shallow piezometer P-7A 237 rowy i cieki powierzchniowe d ike s a nd surface water przesłona przeciwfi ltracyjn a cut-off wall barier 290 stęże nie chlorków w p róbkach wody z piezometrów w mg/l concen tr ation of chlor ide s in grou ndwater [mg /l] P-6A 45 P-4 35 400 izolinia stężenia chlorków w I warstwie wodonośnej con tour map of chlorides con centratio n in 1st aquifer Rys. 15. Rozkład stężenia chlorków (mg Cl/dm 3 ) po 5 latach od zamknięcia przesłony.

Wpływ zrealizowanych prac rekultywacyjnych na stan i jakość wód powierzchniowych w rejonie składowiska odpadów Łubna przeanalizowano na podstawie wyników badań monitoringowych, przeprowadzonych dla próbek wody z punktu poboru nr 3, znajdującego się na rowie nr 2 (główny odbiornik wód odpływających z analizowanego obiektu). W tabeli 5 zestawiono wartości 8 wybranych wskaźników dla wód powierzchniowych z punktu poboru nr 3 z okresu przed i po zamknięciu przesłony przeciwfiltracyjnej. Dla porównania wybrano wyniki czterech serii pomiarowych z poborem próbek w dniach: 1.06.1998 (przed realizacją przesłony) oraz 16.12.2003, 6.06.2005 i 28.11.2007 (po zamknięciu przesłony). Wartości wszystkich parametrów uległy zdecydowanemu obniżeniu, a większość z nich w latach 2003-2007 osiągnęła wartości odpowiadające co najmniej III klasie jakości wód (wg Rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 20.08.2008). Zmniejszyły się znacznie wartości BZT 5 i ChZT Cr oraz azotu amonowego, co świadczy o tym, że dopływ odcieków ze składowiska do wód powierzchniowych został odcięty. Obecnie większość wskaźników odpowiada I i II klasie jakości wód. Jedynie wskaźniki tlenowe oraz przewodnictwo elektrolityczne właściwe mają nadal wartości odpowiadające III klasie jakości. Aktualnie składowisko odpadów Łubna już nie zanieczyszcza wód powierzchniowych. Zamknięcie przesłony przeciwfiltracyjnej okalającej składowisko w połączeniu z prawidłowo działającym system drenażowym ujmującym odcieki, zapewnia pełną izolację wód powierzchniowych od zanieczyszczonych wód (odcieków) powstających na składowisku. Tabela 5. Wpływ wykonania pionowej przesłony przeciwfiltracyjnej wokół składowiska Łubna na jakość wód powierzchniowych w punkcie poboru nr 3 (na rowie nr 2) [13]. Wskaźnik zanieczyszczeń Jednostka Stężenie zanieczyszczeń 1.06.1998 16.12.2003 6.06.2005 28.11.2007 Zamknięcie przesłony przeciwfiltracyjnej wokół składowiska (09.06.1998r.) Przewodn. elektr. µs/cm 21 560 3450 1980 1101 BZT 5 mgo 2 /l 10 870 75 26 5,2 ChZT Cr mgo 2 /l 17 541 238 113 80,2 Azot amonowy mgn NH4 /l 290 17,5 1,0 0,8 Chlorki mgcl - /l 4 139 690 456 185 Siarczany mgso 4 2- /l 103 130 114 100 Miedź mgcu/l 0,075 0,033 0,007 0,014 Ołów mgpb/l 0,34 0,004 < 0,004 < 0,004 Klasyfikacja wg Rozporządzenia Ministra Środowiska z dn. 20.08.2008r. w sprawie sposobu klasyfikacji stanu jednolitych części wód powierzchniowych (Dz. U. Nr 162, poz. 1008). - I klasa jakości wód powierzchniowych, - II klasa jakości wód powierzchniowych, - III klasa jakości wód powierzchniowych, - IV klasa jakości wód powierzchniowych, - V klasa jakości wód powierzchniowych.

Po wybudowaniu pionowej przesłony przeciwfiltracyjnej okalającej składowisko oraz systemu drenażowego odcieków, przejmujących odcieki w podstawie składowiska, stosunki wodne siedlisk leśnych i łąkowych uległy zdecydowanej poprawie. W wyniku zamknięcia przesłony nastąpiło ustabilizowanie się warunków gruntowo-wodnych oraz stopniowe oczyszczanie się wód powierzchniowych i podziemnych w rejonie składowiska. Z wizji terenowej przeprowadzonej w 2008 roku wynika, że zbiorowiska roślinne w otoczeniu obiektu mają obecnie sprzyjające warunki wzrostu i rozwoju, na co wskazuje ich dobry stan (brak posuszu) oraz kondycja (okazałe przyrosty, brak chorób i ataków szkodników, obfite kwitnienie) [60]. W miejscach, gdzie przed 1998 rokiem (zamknięcie przesłony przeciwfiltracyjnej) występowały obszerne rozlewiska odcieków (foto z 1993 roku na rys. 16), degradujące istniejącą wówczas pokrywę roślinną, obecnie obserwuje się różnorodność gatunkową roślin, rozwijających się w dogodnych warunkach siedliskowych (foto z 2008 roku na rys. 16). A) B) Rys. 16. Tereny przyległe Łubna od strony północnej składowiska: A) 1993, B) 2008.

8. PODSUMOWANIE I WNIOSKI Rekultywacja składowisk odpadów wymaga rozwiązania wielu nietypowych zagadnień z zakresu geotechniki, hydrogeologii, inżynierii sanitarnej, ochrony środowiska i zagospodarowania przestrzennego. Szczególnie złożone problemy pojawiają się w przypadku starych składowisk, gdzie podczas wieloletniej nieprawidłowej eksploatacji dochodziło do postępującej degradacji środowiska naturalnego. Stan i specyfika obiektów, warunki hydrogeologiczne i wpływ składowisk na środowisko gruntowo-wodne i wody powierzchniowe są głównymi czynnikami decydującymi o wyborze sposobu ich rekultywacji. Wyeliminowanie lub ograniczenie oddziaływania składowisk odpadów na środowisko gruntowo-wodne jest zasadniczym celem rekultywacji tych obiektów. W przypadku składowisk nadpoziomowych, ważnym problemem jest również ukształtowanie składowiska z zapewnieniem stateczności skarp. Odpady komunalne są materiałem silnie zróżnicowanym i niejednorodnym, co stwarza problemy w ocenie parametrów geotechnicznych. Wartości parametrów geotechnicznych zależą głównie od składu morfologicznego, wieku odpadów i stanu naprężenia. Parametry geotechniczne odpadów mogą być wyznaczane z zastosowaniem analizy wstecznej uzupełnionej analizą składu i wieku odpadów oraz technikami badań in situ (sondowania statyczne i dynamiczne, próbne obciążenia, pomiary monitoringowe). Parametry mogą być weryfikowane na podstawie badań laboratoryjnych w aparatach wielkowymiarowych. Do analizy stateczności składowisk odpadów mogą być stosowane zarówno metody równowagi granicznej, oparte na cylindrycznej powierzchni poślizgu, jak i metoda elementów skończonych. Wzmocnienie stateczności skarp składowisk może być realizowane z uwzględnieniem zmiany geometrii skarpy, z zastosowaniem konstrukcji oporowych, wzmocnień poziomych i zagęszczania ciężkimi ubijakami. Najkorzystniejszym sposobem poprawy warunków stateczności skarp składowisk są nasypy dociążające, stwarzające możliwości uzyskania dodatkowej kubatury do wbudowywania odpadów oraz uformowanie skarpy z uwzględnieniem projektowanego przykrycia powierzchni i docelowego zagospodarowania obiektu. Poddane analizie składowiska odpadów w Łubnej i Radiowie, są obiektami nadpoziomowymi, położonymi w skomplikowanych warunkach gruntowo-wodnych, które przez wiele lat były eksploatowane, bez stosownych zabezpieczeń przed negatywnym wpływem na środowisko. Wykonanie systemu zabezpieczeń z pionową przesłoną przeciwfiltracyjną wokół składowiska oraz systemu ujęcia odcieków skutecznie eliminuje możliwość kontaktu odcieków z wodami na terenach przyległych. Na izolacyjny charakter przesłony przeciwfiltracyjnej okalającej składowiska wskazują wyniki monitoringu i modelowania numerycznego. Do oceny skuteczności prac rekultywacyjnych wykorzystano wyniki badań wykonanych w ramach monitoringu składowisk, którego głównym zadaniem jest kontrola zmian stanu i jakości wód w rejonie składowiska. Realizacja przesłon przeciwfiltracyjnych oraz ujęcie odcieków systemem drenażowym mają bardzo korzystny wpływ na poprawę stanu i kondycji zbiorowisk roślinnych w otoczeniu analizowanych składowisk.