Czy rekultywacja zdegradowanych jezior jest możliwa? Czyste Jeziora Pomorza bogactwem województwa pomorskiego szanse i zagrożenia Gdańsk 18.04.2013 Dr hab. inż. Julita Dunalska, prof. UWM Katedra Inżynierii Ochrony Wód Wydział Nauk o Środowisku Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
W skali czasu mierzonej wiekiem człowieka, jeziora wydają się trwałymi elementami krajobrazu, lecz w skali geologicznej są to elementy przejściowe, rodzące się zwykle w wyniku katastrof, aby później cicho i niedostrzegalnie dojrzewać i ginąć G. E. Hutchinson (1957) oligotrofia mezotrofia eutrofia zarastanie ląd
Przyczyny degradacji zbiorników wodnych Punktowe źródła zanieczyszczeń
Przyczyny degradacji zbiorników wodnych Obszarowe źródła zanieczyszczeń
Przyczyny degradacji zbiorników wodnych Rozproszone źródła zanieczyszczeń
Przyczyny degradacji zbiorników wodnych Inne źródła zanieczyszczeń oraz nieracjonalne zarządzanie w zlewni
Skutki degradacji: Obniżenie wartości użytkowej zbiorników wodnych Wzrost kosztów uzdatniania wody pobieranej z jezior i zbiorników zaporowych do celów komunalnych i przemysłowych (zatykanie filtrów, wzrost korozyjności, wzrost zawartości Fe i Mn, zmiany smaku i zapachu wody) Ilościowe i jakościowe zmiany flory i fauny, a szczególnie ichtiofauny Zagrożenie epidemiologiczne dla kąpiących się (bakterie chorobotwórcze przewodu pokarmowego, głównie Salmonella), zakwity sinicowe
Zakwit sinicowy! Podział związków toksycznych: hepatotoksyny - uszkadzają wątrobę neurotoksyny - podrażniają układ nerwowy dermatotoksyny - działają drażniąco na skórę i błony śluzowe cytotoksyny - powodują powstawanie guzów nowotworowych
CZY MOŻNA REKULTYWOWAĆ TAK SILNIE ZDEGRADOWANE ZBIORNIKI?
Metody ochronne w zlewni Metody rekultywacyjne w obrębie misy jeziorowej
Metody ochronne w zlewni Ograniczenie źródeł punktowych Ograniczenie źródeł rozproszonych Ograniczenie źródeł obszarowych przekształcenie gruntów ornych w obszar barierowy przed dopływem substancji biogennych do jeziora. Dotyczy to zarówno spływu powierzchniowego tj. spłukiwania gleby i osadu w wyniku erozji wodnej oraz drenażu powierzchniowego, jak i spływu z wodami gruntowymi wprowadzenie właściwej struktury użytkowania ziemi i struktury upraw prawidłowe stosowanie nawozów utrzymanie mozaiki pól dobra struktura zasiewów racjonalne melioracje
Metody rekultywacyjne jezior Metody techniczne: dotyczące wody: usuwanie wód hypolimnionu do odpływu sztuczne napowietrzanie z destratyfikacją sztuczne napowietrzanie bez niszczenia stratyfikacji termicznej przepłukiwanie jezior inaktywacja fosforu dotyczące osadów dennych: usuwanie osadów obróbka osadów Metody biologiczne: biomanipulacja biostruktury usuwanie nadmiernych ilości sestonu, makrofitów i ryb
Selektywne usuwanie wód naddennych Rzeka Kortówka Potok Parkowy Potok Leśny przewód drenarski rurociąg Potok Starodworski Rzeka Kortówka
Przykłady współcześnie realizowanych rekultywacji metodą usuwania wód naddennych Zbiornik Pławniowice, Polska (225 ha, 29 mln m 3, gł. max. 18 m) powstał w 1974. Rekultywacja od grudnia 2003 (trzy rurociągi o długości 350 m i średnicy 500 mm) Rurociągi przed zatopieniem
Devil s Lake, USA
Pine Lake, Kanada
Przykłady innych metod rekultywacji Trwałość zmian warunków środowiskowych w wodach Jeziora Długiego rekultywowanego różnymi metodami W latach 1956 1976 jezioro odbierało od 350-400 m 3 surowych ścieków bytowo gospodarczych i deszczowych z dzielnicy mieszkaniowej usytuowanej wzdłuż zachodniego brzegu jeziora. Spowodowało to jego całkowitą degradację (zbiornik saprotroficzny). 1976 całkowite odcięcie dopływu ścieków I etap sztucznego napowietrzania z destratyfikacją (lipiec 1987 kwiecień 1990) II etap sztucznego napowietrzania z destratyfikacją (sierpień 1991 listopad 2000) III etap i inaktywacja fosforu wiosna 2001 20 ton PAX 18 (roztwór chlorku poliglinu) jesień 2002 20 ton PAX 18 jesień 2003 20 ton PAX 18
Zmiany zawartości fosforu ogólnego w wodach Jeziora Długiego Przed rekultywacją Ostatni rok sztucznego napowietrzania Ostatni etap inaktywacji fosforu źródło: Jolanta Grochowska
Zmiany ilości chlorofilu a w wodach Jeziora Długiego źródło: Jolanta Grochowska
Zmiany przezroczystości wody Jeziora Długiego Przed rekultywacją Ostatni etap inaktywacji fosforu źródło: Jolanta Grochowska
Zmiany zawartości materii organicznej (BZT 5 ) w wodach Jeziora Długiego Ostatni rok napowietrzania Ostatni etap inaktywacji fosforu Osiem lat po rekultywacji źródło: Jolanta Grochowska
Jezioro Długie w Olsztynie przed i po zastosowaniu koagulantu (PAX 18)
Główne przyczyny degradacji Jezior Domowych w Szczytnie: wykorzystywanie jako odbiorników ścieków bytowo-gospodarczych i przemysłowych (do lat 80-tych) nadmierny pobór wody na cele przemysłowe (lata 60-te 70-te) wykorzystywanie jako odbiorników ścieków opadowych
Wskaźnik Warstwa wody Lata badań Jezioro Domowe Duże Jezioro Domowe Małe 1969 1995 2004 1969 1995 2004 Odczyn [ph] powierzchniowa 7,7 9,1 7,8 9,1 8,1 9,3 7,6 9,1 8,3 9,9 8,0 9,2 BZT 5 [mg O 2 /dm 3 ] powierzchniowa 4,0 6,6 3,4 10,7 5,4 11,2 5,7 10,6 8,0 10,4 5,7 10,9 Chlorofil a [mg/m 3 ] powierzchniowa - 13,4 50,8 33,9 85,5-62,8 81,5 65,2 136,3 Fosfor ogólny [mg P/dm 3 ] Azot ogólny [mg N/dm 3 ] powierzchniowa - 0,36 0,51 0,18 0,31-0,33 0,62 0,23 0,47 naddenna - 0,33 1,78 0,17 0,44-0,46 2,35 0,27 0,37 powierzchniowa 1,53 3,22 1,74 2,31 2,57 3,22 2,98 9,13 1,44 3,53 2,44 5,58 naddenna 1,92 3,11 1,16 3,96 2,70 3,38 3,49 6,94 1,95 11,82 2,65 4,45 Widzialność [m] powierzchniowa 0,45 1,40 0,6 1,6 0,4 0,85 0,4 0,9 0,25 1,1 0,4 0,85
Rekultywacja Jezior Domowych w Szczytnie Koagulant: chlorek poliglinu PAX 18 (9,0% Al) Całkowita wymagana dawka: 25-30 g Al/m 2 Sposób aplikacji: powierzchniowy, kontrola GPS Okres trwania projektu: 3 wiosenne aplikacje 2010, 2011, 2012 oraz rok kontrolny 2013 źródło: Michał Łopata
NIEZBĘDNE ETAPY REKULTYWACJI JEZIOR rozpoznanie zlewni ETAP I eliminacja możliwych do usunięcia źródeł zanieczyszczeń badania jeziora ETAP II projekt rekultywacji uzyskanie niezbędnych pozwoleń ETAP III realizacja projektu monitoring środowiskowy
NIEZBEDNY WARUNEK SKUTECZNEJ REKULTYWACJI W przypadku stwierdzenia braku możliwości wyeliminowania nadmiernego obciążenia jeziora zanieczyszczeniami ze źródeł zewnętrznych, rekultywację należy uznać za niecelową, ponieważ nie stwarza szansy na poprawę jakości wód!!!
DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ