R E K U LTYW A C JA R O LN IC ZA S K ŁA D O W ISK ODPADÓW P A LE N IS K O W Y C H (PO PIO ŁÓ W ) Z W Ę G LA BRUNATNEG O I K AM IEN N EG O

ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE T. XXVII. Nr 4, W ARSZAW A 197G F R A N C IS Z E K M A C IA K, S T E F A N L IW S K I, E L Ż B IE T A B IE R N A C K A R E K U LTYW A C JA R O LN IC ZA S K ŁA D O W ISK ODPADÓW P A LE N IS K O W Y C H (PO PIO ŁÓ W ) Z W Ę G LA BRUNATNEG O I K AM IEN N EG O C ZĘ ŚĆ III. P R Z E B IE G P R O C E S Ó W G L E B O T W Ó R C Z Y C H N A S K Ł A D O W IS K A C H P O P IO Ł U P O D W P Ł Y W E M R O Ś L IN N O Ś C I T R A W IA S T E J I M O T Y L K O W E J Instytut Przyrodniczych Podstaw M elioracji Akadem ii Rolniczej w W arszawie Istotnym momentem wpływającym na wzrost roślin uprawnych na składowiskach popiołu są właściwości chemiczne i fizyczne popiołów. Są one uzależnione od sposobów składowania odpadów paleniskowych. Transport popiołów z elektrowni na składowisko może się odbywać na,,sucho za pomocą taśmociągów, kolejek i samochodów bądź na m okro systemem hydraulicznym. Ten ostatni sposób jako najbardziej ekonomiczny jest w coraz większym stopniu wprowadzany we wszystkich elektrowniach cieplnych opalanych węglem brunatnym i kamiennnym. Przy metodzie składowania mokrego popiół przetłaczany jest hydraulicznie w postaci pulpy. Przepompowuje się ją rurami z elektrowni na wcześniej uformowane składowisko obwałowane materiałem ziemnym często wzmocnione betonowymi płytami. Popiołowa pulpa osadza się na składowisku, a nadmiar wody wsiąka w głąb lub spływa odpowiednim systemem drenów do okalającego rowu; spływająca woda wykorzystywana jest ponownie do przenoszenia popiołu. Rury z pompowaną pulpą co pewien czas przesuwane są w różne punkty składowiska. Mimo to osadzanie się drobnych i grubszych części popiołu i żużla nie jest równomierne, gdyż przy wylocie rur znajdują się części najgrubsze (żużel), utwory zaś pyłowe i ilaste gromadzą się dalej w różnych punktach składowiska. Tw orzy się więc obszar z materiałem bardzo zróżnicowanym pod względem składu mechanicznego. Miejscami powierzchnię zajmują utwory grube, skaliste, o charakterze gruzu cementowego, w innym ziemiste lub pyłowe albo bardzo drobne o 0 < 0,06 mm, tworząc scementowane warstwy. Ukształtowane w ten sposób przewarstwienia mają później wyraźny wpływ na układ stosunków wodnych i wzrost roślin, a co za tym idzie, na przebieg procesów glebotwórczych [4, 5, 9, 10].

190 F. Maciak, S. Liwski, E. Biernacka O ile składowiska mokre mają wysokość od 5 do 8 m, to suche składowiska popiołu sięgają często kilkudziesięciu metrów i nie potrzebują specjalnych obwałowań. Składowiska suche z reguły odznaczają się bardzo pofałdowaną powierzchnią i przed rozpoczęciem rekultywacji wymagają równania. Sposoby układania popiołu na składowiskach mają duże znaczenie w późniejszym procesie ich zagospodarowania. Przy hydraulicznym transporcie popiołów następuje pod wpływem działania wody całkowicie rozlasowanie się tlenków i przejście ich w wodorotlenki. Wskutek tego nie ma późniejszego zagrzewania 5 się górnych warstw hałdy popiołu, co w y stępuje czasem przy suchym składowaniu, gdzie opady powodują plasowanie popiołu. Wzrost temperatury może również nastąpić wskutek utleniania nie spalonego węgla w popiele, co obserwowano w Adamowie [6]. Uwolnione ciepło hamuje lub wręcz uniemożliwia wzrost roślin. Podniesiona temperatura popiołu może się utrzymywać dłuższy czas. Niezależnie od sposobu składowania popioły wykazują również w y raźne różnice w zależności od tego, czy pochodzą z węgla brunatnego, czy z kamiennego [4]. Na hałdy popiołu naturalna roślinność wchodzi bardzo opornie. Aczkolwiek niektórzy autorzy [2, 7] wskazują na możliwość zasiedlania się tam takich roślin, jak trzcinnik piaskowy, mietlica pospolita, rajgras włoski, szczotlicha siwa. krwawnik itp., to jednak z reguły bez ingerencji człowieka hałdy popiołu samorzutnie nie zostają pokryte roślinnością przez wiele dziesiątków lat. Istotnym momentem rekultywacji hałd popiołu jest zainicjowanie tam procesów glebotwórczych, których głównym stymulatorem jest roślinność. Skawina [9] wiąże rozwój procesów glebotwórczych z rodzajem materiału i wiekiem zwału, z jego kształtem oraz nasileniem procesów erozyjnych, z wietrzeniem, właściwościami wodnymi itp., a także z rodzajem populacji roślinnej na przyległych terenach. W badaniach nad przebiegiem procesów glebotwórczych na badanych składowiskach popiołów za wskaźnik zmian spowodowanych zabiegami agrotechnicznymi i uprawą roślin przyjęto: zmiany morfologiczne w profilach składowisk, intensywność rozkładu roślinnej masy organicznej i jej zawartość, zmianę odczynu itp. M A T E R IA Ł I M E T O D Y K A B A D A Ń Materiał do badań stanowiły rekultywowane składowiska popiołu z węgla brunatnego elektrowni Konin i Adamów oraz składowiska popiołu z węgla kamiennego elektrowni Siekierki i Skawina. Na wymienionych składowiskach prowadzono od kilku lat rekultywację przez uprawę różnych roślin, stosując intensywne nawożenie mineralne oraz dodatek torfu i węgla brunatnego [4, 5, 6].

Rekultyw acja składowisk popiołów węglowych 191 W popiele składowisk, z warstwy korzeniowej roślin oraz z warstw głębszych oznaczono: suchą masę przez suszenie materiałów w temperaturze 105 C do stałej wagi, ph (w H 20 ) potencjometrycznie przy użyciu elektrody szklanej, skład mechaniczny metodą areometryczną Bouyoucosa w m odyfikacji Casagrande i Pruszyńskiego, zawartość węgla organicznego i próchnicy metodą Tiurina, węglany (CaC03) metodą gazometryczną, zawartość masy korzeniowej roślin w warstwie uprawnej składowiska przez wym ycie na sitach wyciętej z korzeniami darni o powierzchni 0,5 m2 i wysuszenie. Do masy korzeniowej roślin zaliczono również 1-centymetrową warstwę nadziemną (ścierń). Prócz tego zbadano: intensywność wydzielania się C 0 2 z popiołów przy różnej ilości substancji organicznej (1 g s.m. korzeni traw lub 1 g siana traw na 100 g s.m. popiołu) przez inkubację w temperaturze 32 C w termostacie. W czasie inkubacji popiołów wydzielający się C 0 2 sorbowany był w zamkniętych słojach przez 0,5n NaOH, który następnie strącano BaCl2 i miareczkowano 0,ln HC1. Z ilości zużytego HC1 wyliczano ilość wydzielonego C 0 2. W ilgotność materiałów w czasie doświadczenia wynosiła 70% H 20. Doświadczenia prowadzono w ciągu 6 miesięcy; intensywność rozkładu błonnika. Do naczyń o pojemności 0.5 1 napełnionych popiołem (200 g s.m.) pobranym z odpowiedniej warstwy profilu składowiska wprowadzano 1,4 g błonnika, którego rozkład określano na podstawie wyglądu zewnętrznego oraz ubytku ciężaru. Rozkład błonnika prowadzono w ciągu 6 miesięcy w temperaturze 22 C przy wilgotności około 70%. W Y N IK I B A D A Ń ZM IAN Y MORFOLOGICZNE W PROFILACH SKŁADOW ISK POPIOŁU W początkowym stadium tworzenia się gleby z utworów hałdowych procesy glebotwórcze zachodzą wyraźnie, biegną jednak coraz wolniej w miarę kształtowania się gleby. Początkowy okres 2 5-letnich zabiegów agrotechnicznych na hałdach popiołu z uprawą szczególnie roślin trawiastych i m otylkowych wykazuje widoczne dla oka zmiany w profilu. Efektem zmian mogą być kształtujące się zróżnicowania w poziomach poszczególnych profilów. Zróżnicowania te są jednak trudne do uchwycenia z uwagi na to, że utwory te nie składają się z jednolitego materiału. Dotyczy to szczególnie hałd popiołu składowanego na mokro (Konin, Skawina). Charakterystykę kilku wybranych odkrywek glebow ych zamieszczono w tab. 1 i 2.

192 F. Maciak, S. Liwski, E. Biernacka Charakterystyka biologiczn o-chem iczn a utworów z odkrywek składow isk p o p io łu Biologico-chem lcal ch aracteristics of form ations from ash dump outcrops Nr próbk i Outcrop Ho. G łębokość pobran ia próbk i Samp lin g depth Składowisko i sposób użytkowania Dump and i s t u t i li z a t io n kind ph C a C 0 3 С ogółem T o ta l С w % s.m in % o f d,.hu С w przelic z e n iu na próchnicę С i n conversion to humus Sucha masa korzen i r o é lin t/ha Dry m atter o f p la n t ro o ts in t/ha Rozkład bło nnika w % w poszc ze g ó l nych warstwach C e llu lo s e decomposit io n in p a r t ic u la r la y e r s, in % 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0-10 > 1 0 Konin, część n ie r e k u lty wowana Konin, n o n -re c u ltiv a te d p a rt 11,6 12,0 15,0 4,0 0,52 0,56 0,90 0,97-10,12 7,20 2 0-10 10-18 > 18 Konin, doświadczenie z tra wami, IV rok,kom binacja NPK Konin, the experiment w ith c u lt iv a t io n o f g ra s s e s, 17th y e a r, treatm ent o f NPK 8,5 9,7 12,0 38,0 21,0 16,0 2,82 4,11 5,02 4,96 7,08 8,65 27,0 68,67 56,79 10,42 1 3 0-13 13-20 > 2 0 Konin, doświadczenie z tra wami, IV rok, kom binacja NPK + to rf Konin, the experiment w ith g ra s s e s, IV th y e a r, treatment o f NPK + peat 8,5 34,0 5,70 9,83 35,2 64,04 12,3 15,5 1,55 2,33 60,17 12,3 12,0 1,35 2,33-2,44 4 0-10 10-20 > 2 0 Konin, doświadczenie z tra wami, IV rok, kom binacja NPK + w ęgiel brunatny Konin, the experiment w ith g ra s s e s, IV th y e a r, treatm ent o f NPK + brown c o a l 8,6 31,5 4,07 7,12 20,06 37,64 12,3 14,0 2,80. 4,83 2,17 12,3 12,0 1,28 2,21 0,00 5 0-10 10-20 > 2 0 Konin, doświadczenie z tra wami, IV ro k, kom binacja NPK + s ia rk a Konin, the experiment w ith g ra s s e s, IV th y e a r, treatm ent r f UPK + sulphur 8,6 42.0 2,29 3,95 30,0 53,93 12,3 20.0 0,78 1,35 26,73 12,4 17,0 1,68 2,83-0,00 6 0-12 12-20 Konin, doświadczenie z tra wami, IV rok, kom binacja NPK + to rf + siark a > 2 0 Konin, the experiment w ith g ra s s e s, IV th y e a r, treatm ent o f NPK + peat + sulphur 8,5 11,6 32,0 9,5 5,59 2,50 9,64 ^,31 42,0 69,34 8,9 6 10,9 6,0 0,82 1,41 1,00 7 0-10 10-20 > 2 0 Konin, dośw iadczenie z pszen ic ą, I I I rok,kom binacja NPK Konin, the experiment - w ith wheat, I l l r d ye a r, treatm ent o f NPK 8.3 16,0 1,82 3,14 4,0 60,43 8.3 12,0 1,68 2,90 46,60 8,5 6,0 2,01 3,47 57,30

R ekultywacja składowisk popiołów węglowych 1,93 c.d. t a b e li 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 8 0-15 15-20 > 2 0 Konin, doświadczenie z pszen ic ą, I I I rok, kom binacja NPK + to rf Konin, the experiment w ith wheat, I l l r d y e a r, treatm ent o f NPK peat 8,2 8.4 8.5 12,0 6,0 5,0 1,01 0,79 0,99 1,74 1,36 1,71 6,0 78,56 70,97 55,72 9 0-8 8-18 > 1 8 Konin, doświadczenie produkcyjne z nostrzykiem i traw a mi, I I I rok, na orce Konin, the production experiment w ith white m e lilo t and g ra s s e s, I l l r d y e a r, on ploughed a rea 8,8 8,3 10,9 28,0 32.0 20.0 1,92 1,77 1,81 3,31 3,05 3,12 10,1 42,09 45,80 17,66 11 0-8 8-12 > 1 2 Konin, doświadczenie produkcyjne z nostrzykiem i traw a mi, IV ro k, na zrywaćzu Konin, the production experim ent w ith white m e lilo t and g ra ss e s, IV th y e a r, on s c a r i f ie d area 8,4 12,7 11,6 56,0 24,0 13,5 1,99 1,23 2,02 3,43 2,12 3,48 31,2 41,32 2,06 5,26 16 0-10 > 1 0 Adamów, część n ie rekultyw o wana Adamów, n o n -re c u ltiv a te d p a rt 8,4 9,0 6,0 6,0 4,31 2,24 7,43 3,86-16,32 17 0-8 8-12 > 1 2 Adamów, doświadczenie z tra wami, I I rok.kom binacja NPK Adamów, the experiment w ith g ra s s e s, U n d y e a r, treatm ent of NPK 8,1 8,1 8,1 14,0 8,0 7,0 5,21 5,58 5,80 8,96 9,62 10,00 16,0 53,90 31,80 39,33 18 0-10 10-15 > 1 5 Adamów, doświadczenie z tra wami, I I rok, kom binacja NPK + t o r f Adamów, the experiment w ith g ra s s e s, U n d y e a r, treatm ent o f NPK + peat 8,0 8.3 8.4 15.0 16.0 14,0 7,32 4,85 4,31 12,60 8,36 7,43 31,2 60,59 37,50 30,77 19 0-8 8-18 > 1 8 Adamów, doświadczenie produkcyjne z nostrzykiem i trawami I I rok, na orce Adamów, the prod uction experiment w ith m e lilo t and g ra s se, U n d y e a r, on ploughed a rea 8,0 8,0 7,9 12,0 3,5 5,0 3,61 3,33 3,96 6,22 5,74 6,83 17,8 39,14 23,64 40,23 20 0-8 8-15 > 1 5 Adamów, dośw iadczenie produkcyjne z nostrzykiem i trawami, I I rok, na orce Adamów, the production experiment w ith white m e lilo t and grasses, U n d year, on ploughed area 7,9 8,2 9,0 14.0 12.0 6,0 3,51 3,33 2,24 6,05 5,79 3,86 13,c 74,23 34,46 28,20 21 0-10 > 1 0 Skawina, część n ie rekultyw o wana Skawina, n o n -re c u ltiv a te d p a rt 8,2 9,1 1,0 0,8 1,72 1,70 2,98 2,90-39,50 21,09 22 0-10 10-14 > 1 4 Skawina, doświadczenie produkcyjne z nostrzykiem i trawami, I I rok, z pełną masą zieloną Skawina, the prod uction experiment w ith w hite m e lilo t and g ra s s e s, U n d y e a r, w ith f u l l green cover 8,0 8,6 8,9 2,0 0,8 1,0 1,75 1,42 2,06 3,02 2,45 3,55 24,2 33,80 22,82 15,04 13 Roczniki Gleboznawcze

194 F. Maciak, S. Liwski, E. Biernacka c.d. t a b e l i 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 23 0-12 12-17 > 1 7 Skawina, doświadczenie z nostrzykiem i trawam i, I I rok, usunięto z ie lo n ą masę Skawina, the production experiment w ith white m e lilo t and g ra s s e s, U n d y e a r, a f t e r removal o f green cover 8,2 9.0 9.1 1.5 2,0 1,0 1,78 1,76 1,71 3,07 3,03 2,95 34,4 73,19 43,86 21,74 26 0-7 7-12 > 1 2 Skawina, doświadczenie produkcyjne z trawami z nawiezieniem warstwy mady Skawina, the production experiment with grasses, at brin g in g the a ll u v i a l s o i l la y e r onto su rface 5,8 5,2 8,4 0,0 0,0 1,5 1,73 1,50 0,81 2,98 2,59 1,40 15,2 78,29 60,10 19,60 30 0-10 S iek ierk i, część nie rekultywowana > 1 0 S ie k ie r k i, n o n -re c u ltiv a te d p a rt 9,2 2,6 - - - 14,00 9,3 2,1 7,20 31 0-10 S ie k ie rk i, doświadczenie produkcyjne 8,7 2,9 - - 25,0 79,40 z trawam i, IV rok 10-15 S ie k ie r k i, the production 9,2 2,1 - - - 13,60 >! 5 experiment w ith g ra s s e s, IV th year 9,3 2,0 - - - 7,00 Na składowiskach popiołu, na których uprawiano wieloletnie trawy z domieszką roślin motylkowych oraz inne rośliny, wzrost korzeni następuje tylko do głębokości 0 12 cm (tab. 1). Korzenie roślin w postaci pilśni oplatają gęsto drobne i grubsze części utworów popielnych. Często po oderwaniu darni widoczne są mocno trzymające się korzeni roślin twarde utwory popielne w form ie zeskalonych płytek, blaszek bądź gruzu cementowego. Darń wraz z masą popielną łatwo oddziela się od podłoża. Natomiast oddzielenie popiołu od korzeni ze składowisk formowanych na mokro jest trudne i można dokonać tego dopiero przez intensywne przemywanie materiału wilgotnego wodą na sitach. Inaczej jest na składowiskach suchych (Adamów i Siekierki), gdzie popiół oddziela się łatwo od korzeni roślin przez wytrząsanie. Jak wynika z opisu odkrywek, intensywne nawożenie roślin, a także dodatek masy organicznej na składowisko sprzyjały zwiększeniu miąższości darni roślin. Warstwa darniowa roślin trawiastych na składowisku popiołu, zwykle od 0 do 5 centymetrów, jest gęsta i zbita, głębiej zaś (5 10 lub 5 15 cm) jest luźniejsza, ze zw i sającymi korzonkami roślin. Jest ona barwy szarej, ciemniejszej od w arstwy poddarniowej i dalszych poziomów. Warstwa poddarniowa na składowisku popiołu mokrego jest przeważnie płytka, o kilkucentymetrowej miąższości, a różni się od głębszych poziomów nieco większym rozdrobnieniem i ewentualną zawartością drobnych części korzeni roślin. Na składowiskach suchych warstwa poddarniowa różni się od dalszych poziomów często zawartością szczątków korzeni roślin, natomiast pod względem rozdrobnienia między poziomami nie ma wielkich różnic. P rawie cały profil jest jednakowo luźny. Wykonane odkrywki na świeżo prze-

T a b e l a 2 Skład mechaniczny popiołów ze składowisk elektrowni Konin, Adamów, Skawina i Siekierki Mechanical composition of ashes from dumps of the Konin, Adamów, Skawina and Siekierki power plants Hr odkrywki Outcrop No. Głębokość pobrania próbki cm Sampling place and depth in tervals in cm Skeletal p articles / > 1 mm / % Części ziemistych Earthy p articles /<С1 mm / % Zawartość procentowa poszczególnych fra k c ji mechanicznych o średnicy w mm Percentual content of p articular mechanical fractions of dia in mm 1-0,5 0,5-0,25 0,1 0,1-0,05 Części szkieletowych 0,25-0,05-0,02./0,02 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Konin część nie rekultywowana Konin, non-recultivated part Uwagi Remarks 1 0-10 32,5 67,5 12,8 30,6 34,6 10,0 2,0 10,0 piasek słabo g lin ia sty - weakly loamy sand > 1 0 25,0 '75,0 5,5 30,1 43,4 9,0 2,0 10,0 piasek słabo gliniasty - weakly loamy sand Konin, doświadczenie z trawami, IV rok, kombinacja NPK Konin, the experiment with grasses, IVth year, treatment of NPK 3 0-10 60,0 40,0 23,7 17,0 24,3 5,0 10,0 20,0 piasek g lin ia sty - loamy sand 10-18 60,0 40,0 35,0 20,0 15,0 10,0 8,0 12,0 piasek g lin ia sty lekki - lig h t loamy sand > 1 8 84,0 16,0 12,0 25,0 17,0 16,0 10,0 20,0 piasek pylasty - s ilt y sand Konin, doświadczenie 5h trawami, IV rok, kombinacja NPK + to rf Konin, the experiment with grasses, IVth year, treatment of NPK + peat 4 0-13 55,0 45,0 17,7 18,2 14,1 12,0 18,0 20,0 piasek pylasty - s ilt y sand 13-20 80,0 20,0 24,8 14,5 25,7 5,0 21,0 9,0 piasek słabo g lin ia sty - weakly loamy sand > 2 0 80,0 20,0 35,2 15,2 10,6 9,0 20,0 10,0 piasek słabo gliniasty - weakly loamy sand Adamów, część nie rekultywowana Adamów, non-recultivated part 16 0-10 15,0 85,0 15,0 12,7 15,8 22,0 13,0 12,0 piasek pylasty - s ilt y sand > 1 0 11,0 81,0 17,7 16,0 16,3 23,0 12,0 15,0 piasek pylasty - s ilt y sand Rekultywacja składowisk popiołów węglowych 195

1 _,. 2» 4 5. b 7 8 9 10 11 Adamów, dosvàadczenie z trawami, I I rok, kombinacja NPK Adamów, the experiment with grasses, U n d year, treatment of NPK 17 0-8 29,0 71,0 11,5 14,0 19,5 25,0 15,0 15,0 piasek pylasty - s ilt y sand 8-12 33,5 66,5 12,2 13,5 17,3 26,0 14,0 17,0 piasek pylasty - s ilt y sand > 1 2 47,0 53,0 11,5 14,5 16,0 26,0 14,0 13,0 piasek pylasty - s ilt y sand Skawina, część n ie reku.ltyv?o?/ana Skawina, non- re c u lt ii/atсà part 21 0-10 20,0 80,0 1,8 2,8 15,4 15,0 21,0 44,0 g lin a pylasta - s ilt y loam > 1 0 27,8 32,2 1,3 3,0 30,7 20,0 3C,0 35»0 ut.vor pyłowy zwykły - common s ilt y formation Skawina, doświadczenie z nostrzykiem i. trawami, I I rok, z pełną zieloną masą Skawina, the experiment with white m elilot and grasses, ±Ind уезл*, with f u l l green cober 22 0-10 38,0 62,0 1,0 1,7 12,3 8,0 32,0 45,0 utwór pyłowy ila s t y - c la y e y -silty formation 10-14 27,0 72,8 *,3 2,3 20,4 46,0 17,0 10,0 piasek pylasty - s ilt y sand > 1 * *3,5 56,5 0,7 3,5 10,8 13,0 30,0 42,0 utwór pyłowy ila s t y - c la y e y -silty formation Skawina, doświadczenie z trawom, z nawożeniem warstwą mady Skawina, the experiment with grasses, at bringing a llu v ia l s o il layer onto surface 26 0-7 72,5. 27,5 1,3 13,5 10,2 11,0 27,0 37,0 glin a py.la3ta - s ilt y loam 7-12 74,6 25,4 *,5 15,7 16,8 10,0 13,0 35j0 g lin a pylasta - s ilt y loam > 1 2 60,0 40,0 3,3 3,0 8,7 10,0 23,0 52,0 g lin a ciężka - heavy loam c.d. t a b e li 2 196 F. Maciak, S. Liwski, E. Biernacka S iek ierk i, część nio rekultywowana S iek ierk i, non.-re cu ltivât cd part 30 0-10 34,0 66,0 12,22 20,60 35,18 16 9 7 piasok słabo g lin ia sty - weakly loamy sand S iek ierk i, doświadczenie z trawami., IV rok S iek ierk i, the experiment with grasses, IVth year 31 0-10 37,10 62,90 5,82 14,16 36,02 18 14 IP. piasek g lin ia sty lekki - lig h t loamy sand 10-15 31,00 69,00 5,70 13,50 36,80 15 14 15 piasek g lin ia sty lekki - lig h t loamy sand > 1 5 30,40 69,60 5,25 14,30 *2,45 16 12 11 piasek słabo g lin ia sty - weakly loamy sand

Rekultywacja składowisk pop:ołów węglowych 197 oranych odcinkach składowisk popiołu (Konin, Skawina wykazują tylko mechaniczne przemieszanie warstwy darniowej z głębszymi poziomami składowiska. Bardziej natomiast widoczne zmiany morfologiczne występują na składowisku elektrowni Konin, tam gdzie w ciągu 2 lat uprawiano nostrzyk biały, a następnie przez 1 rok pszenicę. Zarówno barwa, zawartość masy organicznej jak i stopień rozdrobnienia utworów wskazują na to, że proces glebotwórczy przebiegał tam znacznie intensywniej niż w innych miejscach składowiska. SKŁAD M ECHANICZNY POPIOŁÓW Składowiska popiołu mają silnie zróżnicowany skład mechaniczny (tab. 2). W ypływ a to z faktu, że utwory te zostały sztucznie usypane (składowiska suche), a często dodatkowo i nierównomiernie posegregowane (składowiska mokre). Badane utwory swym składem mechanicznym podobne są do glin ciężkich, glin pylastych, piasków gliniastych bądź utworów pyłowych i piasków. Stosunkowo najwięcej części szkieletowych ( > 1 mm) zawierają popioły ze składowisk mokrych, szczególnie dotyczy to składowiska popiołu mokrego z Konina. Pod wpływem stosowania zabiegów agrotechnicznych i roślinności procentowa zawartość części szkieletowych ulega zmniejszeniu. Składowisko popiołu suchego (Adam ów) odznacza się natomiast w iększą ilością części ziemistych od składowisk popiołu mokrego (Konin). Dotyczy to głównie utworów o średnicy 0,1 0,02 mm. Z uwagi na to, że część składowiska mokrego elektrowni Skawina pokryta była w celach rekultywacyjnych warstwą gleby mineralnej (mada), nie wszystkie profile pobrane stamtąd można porównywać z profilami składowisk popiołu elektrowni Konin i Adamów. Porównywane wartości liczbowe dotyczące tylko utworów popielnych (tab. 2) wskazują jednak na tendencje zwiększania się części najdrobniejszych o średnicy 0,1 0,002 mm i mniejszych od 0,02 mm w warstwach wierzchnich składowisk popiołu. Należy sądzić, że na zwiększenie się części najdrobniejszych miała w pływ zarówno uprawiana roślinność, jak i stosowane zabiegi agrotechniczne. ZAW ARTOŚĆ SUBSTANCJI ORGANICZNEJ W ROŻNYCH POZIOM ACH SKŁADOW ISK POPIOŁU Pod wpływem stosowanych upraw rolniczych w wierzchnich warstwach badanych składowisk nastąpiła kumulacja masy korzeniowej roślin. Na składowisku popiołu elektrowni Konin największą ilość masy korzeniowej roślin stwierdza się tam, gdzie stosowano dodatek torfu. Ilość masy korzeniowej w warstwie wierzchniej waha się w granicach 35,2 42,0 t/ha. W ydaje się jednak, że część masy organicznej pochodzić może z dodanego do warstwy wierzchniej torfu, którego oddzielenie od korzeni

198 F. Maciak, S. Liwski, E. Biernacka było bardzo trudne. W doświadczeniach, gdzie stosowano tylko nawożenie N PK, zawartość masy korzeniowej roślin w warstwie wierzchniej jest nieco mniejsza i waha się od 20,6 do 30,0 t/ha. Na założonych obok poletkach produkcyjnych składowiska elektrowni Konin zawartość masy korzeniowej roślin trawiastych wynosiła od 10,1 do 42,0 t/ha. Z uzyskanych danych wynika zatem, że kumulację masy korzeniowej roślin trawiastych na składowisku elektrowni Konin można przyjąć średnio na około 28,0 t/ha. Oczywiście odnosi się to do mieszanek trawiastych intensywnie nawożonych i po 3 4-letniej uprawie. Natomiast niewielkie nagromadzenie korzeni roślin (4 do 6 t/ha) zanotowano w warstwie ornej składowiska elektrowni Konin po uprawie przez 2 lata nostrzyku białego, a po nostrzyku pszenicy. Spowodowane to zostało prawdopodobnie intensywnym rozkładem, przyspieszonym głęboką orką i dobrymi warunkami tlenowymi. Korzenie nostrzyku uległy zmineralizowaniu, pszenica zaś nie pozostawiła zbyt dużej ilości resztek, które również uległy częściowemu zmineralizowaniu. Mniejszą ilość masy korzeniowej roślin trawiastych znaleziono w w ierzchniej warstwie składowiska popiołu suchego elektrowni Adamów (tab. 1), przeważnie ilość tej masy waha się w granicach 13,0 17,8 t/ha, średnio 15,5 t/ha. Jedynie na części składowiska, gdzie zastosowano prócz nawożenia N PK również torf, zawartość masy korzeniowej roślin wynosi 31,2 t/ha. Należy podkreślić, że opisywana masa korzeniowa Adamowa pochodzi z roślin uprawianych tylko w ciągu 2 lat w odróżnieniu od składowiska popiołu elektrowni Konin i Siekierki, na którym wzrost roślin trwał 3 bądź 4 lata. Na składowisku elektrowni Skawina ilość masy korzeniowej 1-rocznych lub 2-letnich traw i roślin motylkowych wynosi 15,2 34,4 t/ha, średnio 25,1 t/ha. Po oddzieleniu masy korzeniowej roślin w poszczególnych poziomach profilów składowisk oznaczono zawartość węgla ogółem i próchnicy. Należałoby sądzić, że powinno być ich najwięcej w warstwie wierzchniej profilu, dokąd sięgają korzenie roślin, z uwagi na gromadzenie się tam substancji organicznej roślin. Jednak taka zależność w poszczególnych profilach składowisk występuje nie wszędzie. Spowodowane jest to znaczną i nierównomierną domieszką w popiele nie spalonego węgla. Jeśli przyjąć warstwę uprawną składowisk o miąższości 20 cm na ± ± 2 min kg/ha, to ilość substancji organicznej (poza masą korzeni) można szacować na 20 do 200 t/ha. Tego typu substancja organiczna z uwagi na słabą aktywność biologiczną nie będzie miała jednak prawdopodobnie większego wpływu na przyspieszenie procesów glebotwórczych. INTENSYW NOŚĆ R O ZKŁADU M ASY ORGANICZNEJ W PO PIO ŁACH PR ZY RÓŻNYCH ZABIEGACH AGROTECHNICZNYCH W przeprowadzonych doświadczeniach chodziło o wyjaśnienie odporności na rozkład roślin pochodzących ze składowisk popiołu i wykazanie

Rekultywacja składowisk popiołów węglowych 199 ewentualnych właściwości antyseptycznych lub toksycznych samych popiołów. Największy rozkład masy korzeniowej i części nadziemnych siana traw w glebie mineralnej występuje w okresie do około 10 tygodni (rys. 1). Dodatek roślin do gleby wpłynął na zwiększenie prawie dwukrotne w ydzielania C 0 2. Między rozkładem części nadziemnych a części korzeniowych nie widać dużych różnic. Rys. 1. Intensywność wydzielania się C 0 2 w glebie mineralnej 1 gleba mineralna, 2 gleba mineralna h korzenie traw, 3 gleba mineralna + siano traw C 0 2 secretion intensity in m ineral soil 1 mineral soil, 2 mineral soil + grass roots, 3 mineral soil + hay Wydzielanie się C 0 2 z gleby mineralnej (nie zawierającej masy organicznej) przebiegało mniej więcej jak w popiele nie rekultywowanej części składowiska elektrowni Adam ów (rys. 2). W minimalnym stopniu natomiast rozkład masy organicznej odbywał się w popiele z nie rekultyw o wanych części składowisk Konin i Skawina. Po dodaniu masy organicznej roślin intensywność rozkładu wzrosła Rys. 2. Intensywność wydzielania się C 0 2 w popiołach ze składowisk elektrowni Konin, A dam ów i Skawina 4 popiół elektrowni Konin, 7 popiół elektrowni Adamów, 10 popiół elektrowni Skawina C 0 2 secretion intensity in ashes from the dumps of the Konin, Adam ów and Skawina power plants 4 ash of the Konin power plant, 7 ash of the Adamów power plant, 10 ash of the Skawina pow er plant

200 F. Maciak, S. Liwski, E. Biernacka Tygodnie Weeks Rys. 3. Intensywność wydzielania się CO2 w popiołach z dodatkiem masy organicznej 5 popiół z Konina + korzenie traw, 6 popiół z Konina + siano traw, 8 popiół z Adam o wa + korzenie traw, 9 popiół z Adam owa + siano traw, 11 popiół ze Skawiny + korzenie traw, 12 popiół ze Skawiny + siano traw C 0 2 secretion intensity in ashes with an addition of organic mater 5 ash of the Konin power plant г grass roots, 6 ash of the Konin power plant : nay 8 ash of the Adam ów power plant 4 grass roots, 9 ash of the Adam ów power plant 4- hay 11 ash of the Skawina power plant 4- grass root, 12 ash of the Skawina power plant + hay Rys. 4. Intensywność wydzielania się CO., w popiołach ze zrekultywowanych składowisk 13 popiół z Konina (poletko 2), kombinacja N PK, 16 popiół z Adamowa (poi. 4), kombinacja N PK, 19 popiół ze Skawiny (poi. 1), kombinacja N PK C 0 2 secretion intensity in ashes from the recultivated ash dumps 13 ash of the Konin power plant (plot 2), treatment of N PK, 16 ash of the Adam ów pow er plant (plot 4), treatment of N PK, 19 ash of the Skawina power plant (plot 1), treatment o f N P K we wszystkich trzech popiołach. Jednakże największy rozkład odbywał się w popiele ze składowiska elektrowni Adamów (rys. 3). Porównując intensywność wydzielania się C 0 2 z warstwy uprawnej rekultywowanych (rys. 4, 5, 6) i nie rekultywowanych (rys. 2) części składowisk należy podkreślić niezwykle pozytywny w pływ zabiegów agrotechnicznych i uprawianej roślinności. Ilość wydzielonego C 0 2 z popiołu warstwy wierzchniej składowiska rekultywowanego jest kilkadziesiąt razy większa niż z nie rekultywowanego. W ydzielanie się C 0 2 uzależnione jest od zabiegów agrotechnicznych stosowanych przy rekultywacji, przy czym było

Rekultyw acja składowisk popiołów w ęglowych 201 znacznie wyższe z poletek nawożonych corocznie N P K z dodatkiem torfu niż z poletek nawożonych tylko N P K (rys. 5). Dodatek masy organicznej (korzeni i masy nadziemnej traw) do popiołów pobranych ze zrekultywowanych składowisk wpłynął również na zwiększenie wydzielania się C 0 2. W ciągu sześciomiesięcznego okresu inkubacji popiołów największe ilości C 0 2 (rys. 8) w ydzieliły się kolejno we wszystkich kombinacjach po- Ty godnie Weeks Rys. 5. Intensywność wydzielania się C 0 2 w popiołach ze zrekultywowanego składowiska elektrowni Konin 13 popiół z Konina (poi. 2), N P K, 22 popiół z Konina (poi. 3), N P K + torf, 23 popiół z Konina (poi. 4), N P K + węgiel brunatny, 24 popiół z Konina (poi. 5), N PK + S, 25 popiół z Konina (poi. 6), N PK + torf + S C 0 2 secretion intensity is ashes from the recultivated dump of the Konim power plant 13 ash from Konin (plot 2), N P K, 22 ash from Konin (plot 3), N P K + peat, 23 ash from Konin (plot 4), N PK + brown coal, 24 ash from Konin (plot 5), N PK + S, 25 ash from Konin (plot 6), N PK + peat + S Rys. 6. Intensywność wydzielania się C 0 2 w popiołach ze zrekultywowanych składowisk elektrowni Konin, A dam ów i Skawina 26 popiół z Konina (poi. 2), N PK po pszenicy, 27 popiół z Konina (poi. 3), N P K + torf, 28 _ popiół z Konina (pole prod. 2) na zrywaczu (1970 r.), 29 popiół z Adam owa (pole prod. 2) z siewu w 1972 r. na orce, 30 popiół ze Skawiny (pole prod. 3), zaorany nostrzyk z trawam i z siewu w 1971 r. z pełną masą zieloną C 0 2 secretion intensity in ashes from the recultivated dumps of Konin, Adam ów and Skawina, power plants 26 ash from Konin (plot 2) N P K after wheat, 27 ash from Konin (plot 3). N P K 4- peat. 2H ash from Konin (production field 2) on scarified area (1970), 29 ash from Adam ów (production field 2), sowing in 1972 on ploughed area, 30 ash from Skawina (production field 3), ploughed up white melilot with grasses, sowing in 1971 with full green cover

202 F. Maciak, S. Liwski, E. Biernacka piołów składowiska elektrowni Adamów, następnie elektrowni Konin, najmniej zaś w kombinacjach popiołów ze składowiska elektrowni Skawina. Ilość wydzielonego dwutlenku węgla w ciągu 6 miesięcy z gleby mineralnej (bez dodatku masy organicznej) jest kilkakrotnie większa niż z nie rekultywowanych składowisk popiołu elektrowni Konin i Skawina, natomiast mniejsza niż z popiołu elektrowni Adamów. Mniejsze jest również wydzielanie się C 0 2 z gleby mineralnej niż z popiołu elektrowni Adamów przy zastosowaniu w obu przypadkach masy organicznej, natomiast nieco większe w glebie mineralnej w porównaniu do nie rekultywowanych popiołów elektrowni Konin i Skawina. Ч 10 15 2 0 Tygodnie W eeks Rys. 7. Intensywność wydzielania się C 0 2 w popiołach ze zrekultywowanych składowisk z dodatkiem masy organicznej 14 popiół z Konina, N PK + korzenie traw, 15 popiół z Konina, N P K + siano traw, 17 popiół z Adamowa, N PK + korzenie traw, 18 popiół z Adamowa, N PK + siano traw, 20 popiół ze Skawiny, N PK + korzenie traw, 21 popiół ze Skawiny, N PK + siano traw C 0 2 secretion intensity in ashes from the recultivated dumps with added organic matter 14 ash from Konin, N PK + grass roots, 15 ash from Konin, N PK + hay, 17 ash frcm Adamów, NPK + grass roots, 18 ash from Adamów, N PK + hay, 20 ash from Skawina. N P K + grass roots, 21 ash from Skawina, N P K + hay INTENSYW NOŚĆ R OZKŁADU B ŁO N N IK A W PO PIO ŁACH PR Z Y RÓŻNYCH ZABIEGACH AGROTECHNICZNYCH W ciągu 6 miesięcy inkubacji w temperaturze 22 C najintensywniejszy rozkład błonnika występował w warstwach wierzchnich popiołów pochodzących spod korzeni roślin, wolniejszy w popiele z warstwy podkcrzeniowej (poddarniowej), najsłabszy zaś był w poziomie trzecim stanowiącym utwór nie będący w zasięgu korzeni roślin i upraw rolnych (tab. 1). Jeśli przyjąć porównawczo rozkład błonnika mierzony w glebie mineralnej (mada próchniczna) za 78,29% to dla wierzchnich warstw popiołu składowiska elektrowni Konin wynosił on 37,64 do 78,56%, a dla składowiska popiołu elektrowni Skawina (pomijając profile z dodatkiem gleby mineralnej) znajdował się w granicach 33,80 74,52%. Rozkład błonnika w popiołach warstw wierzchnich elektrowni Adamów wahał się od 35,96 do 74,23%, zaś elektrowni Siekierki wynosił 79,40%.

R ekultywacja składowisk popiołów węglowych 203 800 Г ë S < < a ^ о st I l ' ^ g С?1too t L _ d 1 г 3 ч 7 Ю 5 6 8 9 11 12 13 1619 п 15 17182021 Hombmacja Combination 1322232425 Z62728 29 30 Rys. 8. Suma wydzielonego C 0 2 w ciągu 6 miesięcy inkubacji popiołów w temperaturze 32 C 1 gleba mineralna, 2 gleba mineralna + korzenie traw, 3 gleba mineralna + siano traw; popiół z elektrowni: 4 Konin, 7 Adamów, 10 Skawina; popiół z elektrowni: 5 K o nin + korzenie traw, 6 Konin + siano traw, 8 Adam ów + korzenie traw, 9 Adam ów + + siano traw, 11 Skawina + korzenie traw, 12 Skawina + siano traw, 13 Konin (poletko 2), N PK, 16 Adam ów (poi. 4), N P K, 19 Skawina (poi. 1), N PK, 14 Konin, N P K + + korzenie traw, 15 Konin, N P K + siano traw, n Adamów, N P K + korzenie traw, 18 Adam ów, N P K + siano traw, 20 Skawina, N P K + korzenie traw, 21 Skawina, N P K + siano traw, 13 Konin (poi. 2), N P K, 22 Konin (poi. 3), N P K + torf, 23 Konin (poi. 4), N P K + + w ęgiel brunatny, 24 Konin (poi. 5), N P K + S, 25 Konin (poi. 6), N P K + torf + S, 26 Konin (poi. 2), N P K po pszenicy, 27 K onin (poi. 3), N P K + torf, 28 Konin (poi. prod. 2) na zrywaczu, 1970, 29 Adam ów (poi. prod. 2) z siewu 1972 r. na orce, 30 Skawina (poi. prod. 3), zaorany nostrzyk z trawami z siewu 1971 z pełną masą zieloną Sum of C 0 2 secreted during 6 months incubation of ashes at the temperature of 32 C 1 m ineral soil, 2 m ineral soil + grass roots, 3 m ineral soil + grass hay; ash of the power plant from : 4 Konin, 7 Adam ów, 10 Skawina; ash o f the pow er plant from : 5 K onin + grass roots, 6 Konin + grass hay, 8 Adam ów + grass roots, 9 Adam ów + grass hay, 11 Skawina + grass roots, 12 Skawina + grass hay, 13 Konin (field 2), N P K, 16 Adam ów (field 4), N P K, 19 Skawiina (field 1), N P K, 14 Konin, N P K + grass roots, 15 Konin, N P K + grass hay, 17 Adam ów, N P K + grass roots, 18 Adam ów, N P K + grass hay, 20 Skawina, N P K + grass roots, 21 Skawina, N P K + grass hay, 13 K onin (field 2), N P K, 22 Konin (field 3), N P K + peat, 23 Konin (field 4), N P K + brown coal, 24 Konin (field 5), N P K + S, 25 K onin (field 6), N P K + peat + S, 26 K onin (field 2), N P K after wheat, 27 K onin (field 3), N P K + peat, 28 Konin (prod, field 2) scarified area in 1970, 29 Adam ów (prod, field 2) sowing in 1972 on ploughed area, 30 Skawina (prod, field 3), ploughed up white melilot with grasses, sowing in 1971 with full green cover Jak już podkreślono, największy rozkład błonnika wystąpił w popiele w rekultywowanych za pomocą roślinności trawiastej warstwach wierzchnich, natomiast znacznie gorzej w popiele z warstw głębszych, gdzie w pływ zabiegów agrotechnicznych i roślinności na aktywność biologiczną popiołu był niewielki bądź żaden. Na tym tle nieco inaczej wygląda rozkład błonnika w popiołach z warstw głębszych po dwuletniej uprawie nostrzyku białego i jednorocznej uprawie pszenicy ozimej. Wskutek działania głębokiego systemu korzeniowego roślin (nostrzyk biały) oraz głębokiej mechanicznej uprawy i nawożenia nastąpiło uaktywnienie biologiczne warstw głębszych, czego przykładem jest duży rozkład błonnika wynoszący na poletkach z nawożeniem N P K 46,60 60,43%, natomiast na kombinacji z nawożeniem N P K i dodatkiem torfu 55,72 78,56%. Barwa, stopień rozdrobnienia, zmiany w odczynie oraz wydzielanie się C 0 2 z warstwy uprawnej wskazują na intensywnie przebiegające tam procesy glebotwórcze.

204 F. Maciak. S. Liwski, E. Biernacka Rozkład błonnika w popiołach z wierzchnich warstw składowisk po kilkuletniej uprawie roślin jest często tylko nieco mniejszy niż na żyznej madzie. Świadczyłoby to, że warstwa wierzchnia składowiska popiołu pod wpływem zabiegów agrotechnicznych i roślinności dość szybko zmienia się w odpowiednie środowisko dla m ikroflory i mezofauny glebowej. ODCZYN (ph) W POSZCZEGÓLNYH POZIOM ACH PROFILÓW SKŁADOW ISK POPIOŁU Pod wpływem zabiegów uprawowych oraz roślinności trawiastej odczyn warstwy uprawnej na wszystkich składowiskach uległ wyraźnemu zmniejszeniu. Odnosi się to jednak głównie do warstw popiołu, które znajdowały się w zasięgu korzeni roślin, tj. 0 5 i 10 15 cm. Natomiast ph głębszych warstw przeważnie nie ulegało większym zmianom (tab. 1). Zmniejszenie alkaliczności głębszych warstw składowiska elektrowni K o nin występuje jedynie na stanowisku, gdzie w ciągu 2 lat uprawiany był nostrzyk biały, a następnie przez 1 rok pszenica ozima. Na stanowisku popiołu elektrowni Adamów pod wpływem zabiegów agrotechnicznych i wzrostu roślinności trawiastej alkaliczność warstw wierzchnich uległa zmniejszeniu tylko w niewielkim stopniu. Większe natomiast obniżenie alkaliczności warstw wierzchnich wystąpiło na rekultywowanych składowiskach popiołu elektrowni Skawina. Dotyczy to części składowiska nie nawiezionego warstwą mineralnej gleby uprawnej. Część składowiska z glebą mineralną ma ph nawiezionej gleby. W pływ zabiegów agrotechnicznych oraz roślinności na zmiany ph popiołów uwidacznia się bardziej w popiołach spod kupkówki, w prowadzonych przez okres 5 i 3 lat doświadczeniach wazonowych (rys. 9, tab. 3, 4). Rys. 9. Zmiany ph w popiele elektrowni Konin (doświadczenie wazonowe) a warstwa 0 5 cm, b warstwa 10 15 cm; 1 N P K 4- mikroelementy, 2 N P K 4- mikroelementy t H2S04, 3 N PK -f mikroelementy 4- torf, 4 N PK 4- mikroelementy 4- warstwa gleby Changes of ph in ash of the Konin power plant (pot experiment) a layer o f 0 5 cm, b layer of 10 15 cm; l N P K + trace elements, 2 N P K 4- trace elements 4- H2S04, 3 N PK 4- trace elements 4- peat, 4 N P K 4- trace elements 4- soil layer

R ekultywacja składowisk popiołów węglowych 205 Tabela 3 Zmiany płi w varstwie w ierzchniej /0-5 cm/ popiołów po okresie 3 -le tn ie j uprawy kupkówki /dośw iadczenia wazonowe/ Charges o f ph in the upper la y e r /0-5 cm/ o f ash dump a f t e r the 3 -y e a r c u lt iv a t io n o f cocksfoot /pot experiment/ Eombinacje nawozowe F e rtiliz a tio n 'creatnents Elektrownia Konin Konin power plant Elektrownia Adamów Adamów pov/er plant E lektrow n ia S ie k ie r k i S ie k ie r k i power p la n t Elek trow n ia Skawina Skawina power p la n t o л o fi >ï a t* pi A А О и о A d г M Oli <0 ч 3 и * Ъ O rh g ш '? з с fhä -p H H MrH el 4>Ю s ä 1 3 I s S s s i s s ä rf -H -p 1 1-P -p & rh -P ф г? -И H P ф er -H (H -P ф U -P U -P N -Р <н ь «.p O -H *\ a к\ cri o O rh k\ 8 -a O H KN g -а P< -H Pł o Pł -H Pł о Pł н О Pł <Н К\ d к Л» KN о d K\ о P«-ri P«л РЦ & po 1 roku a ft e r 1 year Г 10,6 8,4 8,2 - - - - - - - - - KP 10,6 8,2 8,1 9,1 8,2 8,0. 9,2 8,8 8,2 9,0 8,9 8,2 IS 10,6 8,0 8,0 9,1 8,2 8,2 9,2 8,5 8,2 9,0 8,9 8,3 EPK 10,6 8,2 7,9 9,1 6.2 8,0 9,2 8,7 7,9 9,0 8,6 8,0 К torf - H + peat.10,6 0,2 8,2 I7P + torf - HP + peat 10,6 8,3 8,0 II *- to rf - iiz + peat 10,6 8,5 8,5 KPK + to rf - + pei'.t 10,6 0,2 7,9 9,1 8,1 7,9 9,2 8,7 7,8 9,0 8,7 7,8 IvPK + ailcroelcacnty EPE + traco elements ivril + zaszczepiony wycląglzm gleby KPK + ino cul 81 ion w± th so il extract 10,6 8,2 8,2 9,1 8,2 7,9 9,2 8,6 7,7 9,0 9,0 8,3 i 1 1! - 9,1 8,4 7,8 9,2 8,7 6,2 9,0 8,8 7,9 T a b e l a 4 Zmiany ph w w arstw ie g łę b s z e j /10-15 cm/ popiołów po ok re sie 3 -le t n ie j uprawy kupkówki /dośw iadczenie wazonowe/ Changes o f ph in deeper la y e r /10-15 cm/ o f ash dump a f t e r the 3 -y e a r c u ltiv a tio n o f cocksfoot /pot experiment/ Kombinacja nawozowa F e r t iliz a t i o n treatm ents E lek trow n ia E lek trow n ia Konin Adamów Konin power. Adamów power p la n t p la n t i n i t i a l^ ly po 3 la ta c h a f t e r 3 years i n i t i a l - ly po 3 la ta ch a f t e r 3 ye a rs E lek trow n ia S ie k ie r k i S ie k ie r k i power pla n t początkowo początkowo początkowo i n i t i a l ly po 3 la ta c h a f t e r 3 y ears E lek trow n ia Skawina Skawina power pla n t p oczątkowo i n i t i a l ly po 3 la ta c h a f t e r 3 years H 10,6 8,5 - - - - - - NP 10,6 8,4 9,1 8,1 9,2 8,3 9,0 8,3 Ж 10,6 8,8 9,1 8,6 9,2 8,2 9,0 8,6 HPK 10,6 8,4 9,1 8,2 9,2 8,2 9,0 8,2 N + t o r f - N + peat 10,6 8,5 - - - - - - HP + t o r f - HP + peat 10,6 8,3 - - - - - - HK + t o r f - NK + peat 10,6 8,8 - - - - - - NPK + t o r f - HPK + peat 10,6 8,2 9,1 8,1 9,2 8,3 9,0 8,5 HPK + mikroelementy HPK + trace elements HPK + zaszczepiony wyciągiem gleby NPK + inoculation with s o il extract 10,6 8,3 9,1 8,1 9,2 8,0 9,0 8,5 9,1 8,2 9, 8,4 9,0 8,4

206 F. Maciak, S. Liw ski, E. Biernacka W ciągu 5 lat prowadzonych doświadczeń wazonowych z kupkówką na popiele elektrowni Konin obniżyło się ph w warstwie wierzchniej (0 5 cm) do ok. 7,5 7,8, przy czym obniżenie to wystąpiło już po pierwszym roku doświadczeń (rys. 9a). Znacznie wolniej natomiast zmienia się ph w warstwie głębszej popiołów (10 15 cm), niemniej jednak i tam alkaliczność popiołu ulega pewnemu zmniejszeniu pod wpływem uprawianej roślinności. Na zmniejszenie alkaliczności, szczególnie głębszych warstw popiołów", miał w pływ dodatek torfu. Już po 1 roku nawożenia i uprawiania roślin następuje znaczne obniżenie alkaliczności popiołów będących w zasięgu korzeni roślin. Po trzecim roku uprawy dalsze obniżenie ph jest już niewielkie (tab. 3 i 4). Spośród badanych popiołów największe zmiany ph obserwuje się w popiele składowiska elektrowni Konin. Odczyn warstwy wierzchniej pozostałych popiołów (z elektrowni Adamów, Siekierki, Skawina) przy ph początkowym około 9,2 uległ obniżeniu nawet do wartości 7,7. Warstwy głębsze tych popiołów z ph 9,2 po 3 latach upraw osiągnęły ph w granicach 8,6 8,0. ZM IAN Y SKŁADU CHEMICZNEGO POPIOŁÓW W W ARSTW IE UPRAWNEJ Zabiegi rekultywacyjne na składowiskach popiołu prowadzą do zmiany ich właściwości chemicznych. Szczególnie wyraźnie zmienia się zawartość węglanów. Pod wpływem działania czynników atmosferycznych i zabiegów rekultywacyjnych zachodzi sorpcja anionu kwasu węglowego przez wymienne jony Ca2*1- i M g2+ znajdujące się w nadmiernych ilościach w popiołach. Tworzą się wówczas nierozpuszczalne węglany wapnia i magnezu. Tempo ich powstawania zależy od zawartości wody, temperatury i od ilości dwutlenku węgla, który dostarczają korzenie roślin, rozkładająca się masa roślin i atmosfera. Świeży popiół z elektrowni zawiera tlenki wapnia i magnezu pochodzące z rozkładu węglanów w czasie spalania węgla. Z tlenku wapnia pod wpływem wody powstaje wodorotlenek wapnia, a alkaliczność środowiska silnie wzrasta (p H = ± 12,5). W sprzyjających warunkach nastąpi pochłanianie C 0 2 przez wodorotlenek wapnia, powstawanie nierozpuszczalnego węglanu i stopniowe zmniejszanie alkaliczności. Spadkowi ilości wodorotlenków, a zwiększaniu węglanów wapnia i magnezu towarzyszy zmniejszanie alkaliczności środowiska popiołowego. P rzy dużych ilościach CaO i MgO w popiele proces ten będzie w yraźniejszy. Stąd też składowisko popiołu elektrowni Konin, najbogatsze ze wszystkich składowisk w wapń i magnez [2], ma w rekultywowanych warstwach wierzchnich największe ilości węglanów, jak również odznacza się największym obniżeniem alkaliczności (tab. 1, 3, 4). Na składowisku tym pod wpływ em zabiegów agrotechnicznych i roślinności ilość węglanów w warstwie uprawnej uległa 2- lub 3-krotnemu zwiększeniu w porównaniu do warstw głębszych.

Rekultyw acja składowisk popiołów węglowych 207 Aczkolwiek nie w tak wysokim stopniu, jak na składowisku Konin, nastąpiło zwiększenie węglanów w warstwie uprawnej składowiska popiołu elektrowni Adamów. Nie obserwuje się tego na składowisku elektrowni Skawina i Siekierki, gdzie ilość węglanów jest we wszystkich badanych poziomach niewielka, bo i małe są ilości wapnia i magnezu w popiele [4, 5, 6]. Z powyższego wtynika, że o szybkości zmian wywołanych procesami glebotwórczymi na składowiskach zasobnych w wapń i magnez można sądzić również na podstawie zwiększania się ilości węglanów w profilu. Spadek alkaliczności w wierzchnich warstwach popiołu może być również w pewnej mierze wynikiem przemieszczania przez wody opadowe sodu w głębsze warstwy profilu składowiska. Popioły bowiem zawierają sód w znacznych ilościach, a on łatwo ulega wypłukaniu. Na składowiskach mokrych już w czasie układania popiołu sód może ulec prawie natychmiastowemu wypłukaniu, zaś na składowiskach suchych przy małych opadach proces wym ywania sodu może być niewielki. Dlatego obniżenie alkalicznego odczynu na składowiskach popiołu raczej nie będzie powodowane wym ywaniem sodu, lecz przechodzeniem wodorotlenków wapnia i magnezu w węglany, w czym przyspieszającą rolę odgrywają zabiegi agrotechniczne i uprawa roślin z dużą masą części korzeniowych. W N IO S K I W wyniku zabiegów agrotechnicznych oraz uprawy roślin trawiastych i motylkowych rozpoczęły się na składowiskach popiołu procesy glebotvvôrcze, wywołując: zmianę barwy uprawnej warstwy popiołu z jasnej na ciemnoszarą, podobną do uprawnej gleby mineralnej, zmniejszenie w warstwach wierzchnich składowisk części szkieletowych, a zwiększenie części najdrobniejszych o średnicy < 0,1 mm, kumulację w warstwie uprawnej (0 15 cm) substancji organicznej, aktywację rozkładu masy organicznej i nadziemnych części roślin w wierzchniej warstwie uprawnej składowisk popiołu, aktywację biologiczną poziomów uprawnych składowisk odznaczających się zwiększonym rozkładem błonnika, zmianę odczynu z alkalicznego na słabo alkaliczny lub obojętny w warstwie uprawnej składowisk popiołu, zwiększenie ilości węglanów w warstwie wierzchniej składowisk popiołu, szczególnie bogatych w wapń i magnez. Wymienione zmiany dotyczą płytkich (0 10 cm lub 0 (15 cm) warstw powierzchniowych składowisk popiołu będących w zasięgu korzeni roślin. L IT E R A T U R A [1] Davison A., Jeferies В. J.: Some experiments on the nutrition of plants growing on coal mine waste heaps. N ature 210, 1966, 649 650.

20В F. Maciak, S. Liwski. E. Biernacka [2] G r e s z t a J., Morawski S.: Rekultywacja nieużytków poprzemy.-1 ) -.vych. P W R il, W arszaw a 1972. [3] Lorenz W. D., Wünsche М., К o p p D.: Die Methode der Klassifizierung von Standorten auf Kippen und Halden des Brannkohlenbergba ues. Arch. Forstwessen 12, 1970, 1295 1309. [4] Maciak F., Liwski S., Biernacka E.: Właściwości fizykochemiczne i biochemiczne składowisk popiołu po węglu brunatnym i kamiennym. Rocz. glebozn. 25, 1974, 3, 191. [5] Maciak F., Li w s к i S., Prończ u к J. : Rekultywacja rolnicza składowisk odpadów paleniskowych (popiołów) z węgla brunatnego i kamiennego. Cz. I. Wzrost roślinności na składowiskach popiołu w zależności od zabiegów agrotechnicznych i nawożenia. Rocz. glebozn., w tym zeszycie, s. 149. [6] M а с i а к F., L i w s к i S. i inni: Sprawozdania z badań nad rekultywacją składowisk popiołu po węglu brunatnym i kamiennym za lata 1969, 1970, 1971, 1972, 1973: Maszynopisy, Centralne Biuro Studiów i Projektów Wodnych Melioracji, W arszaw a. [7J Morley Davies W.: Bringing back the acres: pulverised ash. Agriculture 71, 1964, 34 87. [8] Patejdl S., Skop ko va М.: Prukopnicke rostliny pro rekultivaci ploch devastovanych terbou uhli. Vedecke Prace 1965, 7, 83 96. [9] Skawina T.: Przebieg rozwoju procesów glebotwórczych na zwałach kopalnictwa węglowego. Rocz. glebozn. 1958, 149 162. [10] T a r czewski W. W., Hamidulina M. W.: Opyt oblesienia promy.szlen- nych otwałow. Kes. choz. 12, 1966, 28 30. [11] Żerbiebcow W. G., Pietrienko W. A.: Rost driewiesnych i kustarni- kowych porod na ziemiach, wyszedszich iz pod górnych rozrabotek. Les. żurnał 2, 1972, 29 33. Ф. М А Ц И А К, С. ЛИВСКИ, Э. Б Е Р Н А Ц К А О З Е Л Е Н Е Н И Е (З Е М Л Е Д Е Л Ь Ч Е С К О Е О С ВО Е Н И Е ) О Т В А Л О В Т О П О Ч Н Ы Х О Т Б Р О С О В (ЗО Л ) Б У Р О Г О И К А М Е Н Н О Г О У Г Л Я Ч А С Т Ь З-Я. ХОД П О Ч В О О Б РАЗО В А ТЕ ЛЬН Ы Х ПРОЦЕССОВ Н А ЗО ЛЬН Ы Х О Т В А Л А Х ПОД ВЛИЯНИЕМ ТРАВЯН И СТО Й И БОБОВОЙ РАСТИ ТЕЛЬН О СТИ Институт природных основ мелиорации, Сельскохозяйственная академия в Варшаве Резюме Испытывались физико-химические и биохимические свойства золы, отобранной с разной глубины зольных отвалов бурого и каменного угля. Целью исследования было уточнение хода почвообразовательных процессов на зольных отвалах в последствии применения агротехнических мероприятий и продолжающегося несколько лет возделывания трав и бобовых растений. В определениях учитывались изменения в отношении механического состава обрабатываемого слоя отвалов, содержания органического вещества, интенсивности разложения органической массы растений и разложения целлюлозы, а также сдвига реакции (ph) и модификации химического состава. В результате агротехнических мероприятий и продолжающегося несколько

Rekultywacja składowisk popiołów węglowych 209 лет возделывания трав и бобовых изменилась окраска поверхностного слоя зольных отвалов, приобретая оттенок сходный и похотной минеральной почвой. В верхних слоях отвалов понизилось содержание скелетной части, а повысилось содержание мелких частиц диаметром > ОД мм. Наступило заметное накопление органического вещества (корневой части) в обрабатываемом слое. В этом слое отмечалось повышенное разложение корневой части и надземной части растений, увеличилась тоже способность к разложению целлюлозы, что является показателем биологического активирования отвалов. Одновременно в поверхностных слоях под влиянием растительности обнаружилось заметное понижение щелочности зольной среды и повышение содержания карбонатов, особенно в золах богатых кальцием и магнием. Вышеприведенные изменения относятся к неглубоким (0 10 см или 0 15 см) поверхностным слоям отвалов золы, находящимся в пределах воздействия корневой системы растений. F. M ACIAK. S. LIW SKI. Е. BIERNACKA A G R IC U L T U R A L R E C U L T IV A T IO N OF F U R N A C E W A S T E (A S H ) D U M P S F R O M B R O W N A N D H A R D C O A L P A R T III. COURSE OF SOIL-FORM ING PROCESSES IN ASH DUMPS UNDER INFLUENCE OF GRASS AND LEGUMINOUS VEGETATIO N Department of N atural Basis of Land Reclamation, Agricultural University of W arsaw Summary Investigations on physico-chemical and biochemical properties of ashes taken from different depths of ash dumps from brown and hard coal w ere carried out. The aim of the investigations was to recognize the course of soil-form ing processes in ash dumps, caused by agronomic measures and the several-year cultivation of grasses and legumes. In determinations the changes in mechanical composition of arable layer of a dump, in the organic matter content, in the intensity of vegetal organic matter and cellulose decomposition as w ell as the changes in reaction and chemical composition of the dump soil w ere taken into account. In consequence of agronomic measures and the several-year cultivation of grasses and legumes there changed the colour of upper arable layer of ash dumps, making it similar to the layer of cultivated mineral soil. In upper layers of the dumps a decrease of skeletal fraction content took place, at a simultaneous increase of finest particles of > 0.1 mm in dia. A considerable organic matter accumulation in the arable layer took place. In this layer a more intensive decomposition of roots and aboveground residues of plants occurred as w ell as there increased the cellulose decomposition ability, which is an index of biological activation of dumps. A t the same time, in upper layers a distinct ash alkalinity drop and an increase of carbonates, particularly in magnesium - and calcium -abundant ashes, w ere observed. The above changes occurred only in the shallow (0 10 cm or 0 15 cm) upper layers of ash dumps, within the reach of plant roots. prof. dr Franciszek, Maciak Instytut Przyrodniczych Podstaw M elioracji AR Warszawa, ul. Nowoursynowska 166 14 Roczniki Gleboznawcze