E-materiały do kształcenia zawodowego

Ocena stopnia zanieczyszczenia środowiska oraz planowanie i realizacja zadań na rzecz ochrony środowiska

CHM.05. Ocena stanu środowiska, planowanie i realizacja zadań w ochronie środowiska - Technik ochrony środowiska 325511

Źródła ochrony gleb oraz metody ochrony gleb przed degradacją

PLANSZE INTERAKTYWNE

Obejrzyj poniższe Plansze interaktywne i zobacz jak wyglądają poszczególne procesy dotyczące klasyfikacji gleb.

8

Spis treści

1. Wprowadzenie1. Wprowadzenie
2. Stanowiska pracy2. Stanowiska pracy
3. Badania laboratoryjne3. Badania laboratoryjne
4. Rekultywacja gleb i wykorzystywane w tym celu maszyny oraz urządzenia4. Rekultywacja gleb i wykorzystywane w tym celu maszyny oraz urządzenia

1

1. Wprowadzenie

Ochrona gleb przed degradacją to proces prowadzący do powstawania gleb ze skał macierzystych, odbywają się na przestrzeni wielu tysięcy lat. Utworzone gleby różnią się swoimi własnościami i pełnią różne funkcje. Degradacja gleb na skutek działalności człowieka zachodzi w o wiele krótszym czasie niż, trwa proces powstawania gleb. Fakt ten sprawia, że konieczne jest prowadzenie monitoringu gleb narażonych na zniszczenia oraz podejmowanie działań mających na celu rekultywacje zniszczonych, oraz zanieczyszczonych terenów.

Na poniższej planszy zaprezentowano poszczególne procesy technologiczne, które zostały pogrupowane w odpowiednie kategorie i opisane w punktach zawartych na planszy, wśród których wyróżniamy: fizyczne czynniki i procesy degradacyjne, chemiczne i fizykochemiczne czynniki i procesy degradacyjne oraz biologiczne czynniki i procesy degradacyjne. W każdym punkcie dostępny jest również lektor.

RFp0sNMFQNq5i
Nagranie dźwiękowe.
R5cCQbUSnPUVN
Ilustracja interaktywna pod tytułem Źródła ochrony gleb oraz metod ochrony gleb przed degradacją przedstawia schemat pod tytułem Czynniki i procesy degradacyjne. Schemat składa się z trzech bloków: Fizyczne czynniki i procesy degradacyjne, Chemiczne i fizykochemiczne czynniki i procesy degradacyjne, Biologiczne czynniki i procesy degradacyjne. W obrębie bloku pierwszego Fizyczne czynniki i procesy degradacyjne znajduje się pięć punktów: 1. Erozje gleby; 2. Zniszczenie struktury gleby wynikające z ugniatania przez pojazdy i maszyny, wypasania zwierząt domowych; 3. Niekorzystne zmiany w budowie profilu glebowego, 4. Zmiany stosunków wodnych i termicznych gleby, np. wadliwie przeprowadzone melioracje (w konsekwencji przesuszenie lub zawodnienie); 5. Mechaniczne uszkodzenie lub zniszczenie poziomu próchniczego. W obrębie bloku drugiego Chemiczne i fizykochemiczne czynniki i procesy degradacyjne znajduje się pięć kolejnych punktów: 6. Zmniejszenie zawartości składników odżywczych i naruszenie równowagi jonowej, 7. Nadmierny ubytek próchnicy, 8. Zmiana odczynu gleby (poprzez zakwaszenie lub alkalizację), 9. Zanieczyszczenie składnikami fitotoksycznymi, 10. Zanieczyszczenia stałe. W obrębie bloku trzeciego Biologiczne czynniki i procesy degradacyjne znajdują się kolejne punkty: 11. Zmiany składu mikroflory i fauny glebowej (spadek bioróżnorodności środowiska glebowego); 12. Zanieczyszczenia biologiczne. Każdy ze wskazanych punktów posiada opis i tożsame z nim nagranie. 1. Erozje gleby. Erozja gleby jest zjawiskiem prowadzącym do degradacji jej powierzchniowej warstwy. Zachodzi na skutek przenoszenia fragmentów gleby za pomocą wiatru lub wody. Na skalę erozji wpływają następujące czynniki: ukształtowanie terenu, intensywność opadów, struktura oraz skład gleby, rodzaj występującej roślinności, siła wiatrów. 2. Zniszczenie struktury gleby wynikające z ugniatania przez pojazdy i maszyny, wypasania zwierząt domowych). Wierzchnia warstwa gleby ulega również zniszczeniu na skutek działalności człowieka związanej z hodowlą dużych skupisk zwierząt, użyciem ciężkich maszyn budowlanych i rolniczych. W zagęszczonej glebie, procesy związane z wsiąkaniem wód opadowych, rozwojem korzeni roślin oraz funkcjonowaniem żywych organizmów (np. dżdżownic) są znacząco utrudnione. 3. Niekorzystne zmiany w budowie profilu glebowego. Niekorzystne zmiany w budowie profilu glebowego zachodzą na skutek działalności człowieka związanej m.in. z tworzeniem wykopów i nasypów powiązanych na przykład z funkcjonowaniem kopalni odkrywkowych. 4. Zmiany stosunków wodnych i termicznych gleby, np. wadliwie przeprowadzone melioracje (w konsekwencji przesuszenie lub zawodnienie). Kolejnym czynnikiem wywołującym degradację gleby jest zmiana stosunków wodnych i termicznych gleby, powstałych m.in. na skutek niewłaściwie przeprowadzonej melioracji. Prawidłowo przeprowadzona melioracja ma na celu zapewnienie optymalnych warunków użytkowych gleby, wspomaga wzrost roślin uprawnych oraz ogranicza straty finansowe. Jednak nieprawidłowo wykonane drenaże w dłuższej perspektywie czasowej przynoszą niepożądane skutki. Objawiające się niedoborem (przesuszeniem) lub nadmiarem wody wpływającym na zmniejszenie wydajności terenów rolniczych. Zawodnienie gleb może być również powiązane ze sztucznymi zagłębieniami terenu powstałymi przykładowo na skutek osiadania gruntu w wyniku działalności górniczej. 5. Mechaniczne uszkodzenie lub zniszczenie poziomu próchnicznego. Poziom próchniczny gleby stanowi o jej żyzności. Wpływa na retencję wody oraz obieg węgla w przyrodzie. Do zniszczenia poziomu próchnicznego przyczynia się intensyfikacja rolnictwa, znaczne ograniczenie stosowania nawozów naturalnych oraz nadmierne osuszanie terenów użytkowych. Na ubytek warstwy próchniczej wpływają również opryski oraz monokulturowe uprawy roślin wyjaławiające glebą, oraz prowadzące do zmiany składu mikroflory glebowej. 6. Zmniejszenie zawartości składników odżywczych i naruszenie równowagi jonowej. Do głównych substancji odżywczych występujących w glebie zalicza się azot, fosfor, potas, wapń, magnez oraz siarkę. Zanieczyszczenia gleby znacząco wpływają na obniżenie ich zawartości, zmniejszając tym samym jej żyzność. Aby temu zapobiec, zaleca się stosowanie odpowiednich ilości nawozów biologicznych i chemicznych. Zanieczyszczenia gleb powodują również zaburzenie równowagi jonowej w roślinach, czyli ilości ładunków dodatnich — kationów równoważonych odpowiednią ilością ładunków ujemnych — anionów. Gleby silnie zakwaszone lub zanieczyszczone, np. metalami ciężkimi charakteryzują się inną koncentracją jonów, co w konwekcji uniemożliwia osiągniecie przez rośliny równowagi jonowej. 7. Nadmierny ubytek próchnicy. Poziom próchniczny gleby stanowi o jej żyzności. Wpływa na retencję wody oraz obieg węgla w przyrodzie. Do zniszczenia poziomu próchnicznego przyczynia się intensyfikacja rolnictwa, znaczne ograniczenie stosowania nawozów naturalnych oraz nadmierne osuszanie terenów użytkowych. Na ubytek warstwy próchniczej wpływają również opryski oraz monokulturowe uprawy roślin wyjaławiające glebą, oraz prowadzące do zmiany składu mikroflory glebowej. 8. Zmiana odczynu gleby (poprzez zakwaszenie lub alkalizację). Procesy degradacyjne gleby polegające na zmianie jej odczynu i składu chemicznego zachodzą na skutek zakwaszenia gleby mi.in. przez kwaśne opady, które są najczęściej powiązane z procesami wytwarzającymi energię mechaniczną, cieplną i elektryczną na drodze spalania paliw zanieczyszczonych związkami siarki oraz azotu. Warto jednak zauważyć, że zmniejszenie wartości pH gleby oraz zawartości niektórych z jej składników może również wynikać z naturalnych uwarunkowań, do których zalicza się: wymywanie składników zasadowych z gleb wytworzonych na kwaśnych skałach, przemiany zawartych w glebie związków azotu, gromadzeniem dwutlenku węgla pochodzącego z oddychania organicznego. W zakwaszonych glebach rozwój systemu korzeniowego oraz jego prawidłowe funkcjonowanie w zakresie dostarczania roślinom potrzebnych składników jest znacząco utrudnione. Dodatkowo kwasowy odczyn gleby przyczynia się do zwiększenia przyswajalności metali ciężkich przez uprawiane rośliny. 9. Zanieczyszczenie składnikami fitotoksycznymi. Zanieczyszczenia fitotoksyczne są to związki toksyczne dla roślin. Do ich akumulowania dochodzi najczęściej na terenach rolniczych, ponieważ są stosowane w celu zwalczania chwastów. Zanieczyszczenia fitotoksyczne prowadzą do zaburzenia procesów metabolicznych prowadzących do obumierania zarówno chwastów, jak i roślin uprawnych. Ich nadmierne nagromadzenie prowadzi do zaburzenia równowagi biologicznej gleby. 10. Zanieczyszczenia stałe. Profil glebowy ulega uszkodzeniu na skutek tworzenia składowisk odpadów bytowych oraz innych stałych zanieczyszczeń. Dodatkowo wysypiska śmieci wywołują degradację gleby związaną z kumulowaniem zanieczyszczeń chemicznych i biologicznych. 11. Zmiany składu mikroflory i fauny glebowej (spadek bioróżnorodności środowiska glebowego). Na skutek zanieczyszczeń powodujących zmianę wilgotności, stosunków powietrznych lub niszczenie szaty roślinnej dochodzi do spadku ilości oraz masy wszystkich organizmów żywych, żyjących w przypowierzchniowej części gleby. Przykładem biologicznej degradacji gleby jest tzw. zmęczenie gleby, czyli zmniejszenie jej urodzajności. 12. Zanieczyszczenia biologiczne. Gleba może zostać zanieczyszczona niepożądanymi patogennymi, czynnikami biologicznymi na skutek wylania na jej powierzchnię ścieków bytowych lub stosowanie nawozów naturalnych – obornika.
Grafika, pt. ,,Źródła ochrony gleb oraz metod ochrony gleb przed degradacją: Czynniki i procesy degradacyjne”.

Powrót do spisu treściPowrót do spisu treści

2

2. Stanowiska pracy

Prawidłowe pobranie oraz opisanie próbek pozyskanych z terenu poddanemu diagnozie stanowi bardzo istotny etap w zakresie oceny jakości gleby. Próbki można pobrać na wiele sposobów, wyróżnia się m.in.: próbki pionowe pozwalające ocenić poszczególne profile glebowe, próbki o nienaruszonej strukturze pobierane za pomocą cylindrów Kopeckiego oraz próbki o naruszonej strukturze pobierane z poszczególnych poziomów glebowych.

Osoby dokonujące opisanych czynności powinny być wyposażone w specjalistyczny sprzęt oraz ubiór zależny od miejsca prowadzonych badań.

R1aOh82mkWDnD
Nagranie dźwiękowe.
R1Hy9aEOxCfAu

Powrót do spisu treściPowrót do spisu treści

3

3. Badania laboratoryjne

Badania laboratoryjne pomagają określić jakość gleby poddanej analizie. Dodatkowo działania wykonywane w laboratorium pozwalają zidentyfikować rodzaj oraz ilość występujących w niej zanieczyszczeń. 

Na poniższej planszy zaprezentowano oznaczenia wykonywane w celu oceny jakości gleby oraz sprzęt laboratoryjny do tego wykorzystywany. W każdym punkcie dostępny jest również lektor.

RTQV8E5ouVOzj
Nagranie dźwiękowe.
R1E4ULvm4ZVbQ
Ilustracja interaktywna pod tytułem Źródła ochrony gleb oraz metod ochrony gleb przed degradacją przedstawia 1. oznaczenia wykonywane w celu oceny jakości gleby. Poniżej zaprezentowany jest schemat z wykorzystywanym sprzętem laboratoryjnym. Są tu: 2. probówki (ilustruje je długa wąska probówka); 3. kolby stożkowe (ilustruje je kolba, której podstawa ma postać stożka), 4. łyżeczki laboratoryjne (ilustrują je dwie łyżeczki), 5. pipety (ilustrują je dwie pipety), 6. lejki laboratoryjne (ilustruje je lejek, którego górna część jest stożkowata, a dolna jest wąską rurką), 7. cylindry miarowe (ilustruje je wysoki cylinder o kształcie walca, na którym zaznaczona jest skala pomiarowa). Przy każdym z punktów znajduje się nagranie dźwiękowe tożsame z zaprezentowanym poniżej tekstem. 1. Oznaczenia wykonywane w celu oceny jakości gleby. W zakresie oceny jakości gleby wykonuje się następujące oznaczenia: oznaczenie pH, oznaczenie składu granulometrycznego, oznaczenie zawartości próchnicy, oznaczenie zawartości przyswajalnych dla roślin form fosforu (PIndeks dolny 2OIndeks dolny 5), potasu (KIndeks dolny 2O), magnezu (Mg) i siarki (SOIndeks dolny 4), oznaczenie zawartości CaCOIndeks dolny 3, oznaczenie zawartości: azotu ogólnego, węgla organicznego, wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych, wymiennego wapnia, potasu, magnezu i sodu, oznaczenie przewodnictwa elektrycznego i radioaktywność. 2. Ilustracja przedstawia probówkę wypełnioną cieczą. Probówki. Szklane naczynia laboratoryjne służące do przeprowadzania reakcji chemicznych niewielkich ilości substancji. 3. Ilustracja przedstawia kolba, której podstawa ma postać stożka. Na kolbie znajduje się miarka. Kolby stożkowe. Naczynia laboratoryjne służące między innymi do przechowywania substancji, miareczkowania czy ogrzewania. 4. Ilustracja przedstawia elektroniczną łyżeczkę laboratoryjną. Na jej rękojeści znajduje się elektroniczny wyświetlacz, a sama łyżeczka jest głęboka. Łyżeczki laboratoryjne. Sprzęt laboratoryjny wykorzystywany do pobierania oraz dozowania materiałów sypkich. 5. Ilustracja przedstawia pipetę, to długa, szklana rurka z miarką, zakończona niewielką gumową gruszką. Pipety. Urządzenia laboratoryjne wykorzystywane do dozowania ściśle określonych i/lub niewielkich objętości cieczy. 6. Ilustracja przedstawia lejek. Ma on kształt odwróconego stożka z cienką rurką odpływową na dole. Lejki laboratoryjne. Urządzenie laboratoryjne w kształcie stożka zakończonego rurką, służące do przelewania płynów, przesypywania proszków oraz sączenia. 7. Ilustracja przedstawia cylinder. To wysoka rura o niewielkiej średnicy ze szklaną podstawą. Na jej boku znajduje się miarka. Cylindry miarowe. Szklane naczynia laboratoryjne w kształcie cylindrów opatrzone podziałką (w ml lub cmIndeks górny 3), służące do odmierzania określonej ilości cieczy.
Grafika, pt. ,,Źródła ochrony gleb oraz metod ochrony gleb przed degradacją: Oznaczenia wykonywane w celu oceny jakości gleby”.

Powrót do spisu treściPowrót do spisu treści

3

4. Rekultywacja gleb i wykorzystywane w tym celu maszyny oraz urządzenia

Rekultywacja polega na przywróceniu glebą zdegradowanym lub zdewastowanym właściwości użytkowych, lub przyrodniczych.

Wyróżnia się cztery główne typy degradacji: chemiczną, biologiczną, hydrologiczną oraz mechaniczną. W zależności od rodzaju zdiagnozowanych zniszczeń dobierane są odpowiednie metody oraz narzędzia stosowane do rekultywacji.

Rekultywacja gleb zanieczyszczonych chemicznie jest bardzo wymagającym procesem. Jedną z metod regenerujących skażone tereny jest proces wymywania zanieczyszczeń. Bazuje on na przemywaniu gleby wodą z odpowiednim odczynnikiem wymywającym zanieczyszczenia. Uzyskany odciek poddaje się procesom oczyszczania, zbliżonych do procesów stosowanych w zakresie oczyszczania ścieków komunalnych. Przedstawiona metoda jest efektywna dla gleb zawierających duże ilości żwiru i gruboziarnistego piasku, natomiast nie jest zalecana dla gleb gliniastych. Warto podkreślić, że przedstawiona metoda rekultywacji wymaga średnio 115 mIndeks górny 3 wody na każde 1000 mIndeks górny 3 zrekultywowanej gleby.

Termiczna rekultywacja bazuje na oczyszczaniu gleby z lotnych zanieczyszczeń na drodze ich termicznej desorpcji. Metoda ta jest używana w celu pozbycia się z gleby takich związków jak np. furany, dioksyny, lotne chlorowane związki organiczne. Energochłonność procesu w znacznym stopniu zależy od rodzaju zanieczyszczenia znajdującego się w rekultywowanej glebie. Zakres stosowanych temperatur rozpoczyna się od wartości około 50Indeks górny oC. Metoda wykazuje niską efektywność dla gleb gliniastych w przeciwieństwie do gleb zawierających znaczne ilości żwiru i gruboziarnistego piasku.

Do kolejnych metod rekultywacji gleby należą:

- metody chemiczne — opierające się o zastosowanie substancji utleniającej zanieczyszczenie do formy nietoksycznej. Rekultywacja poprzez utlenianie stosowana jest w przypadku takich zanieczyszczeń jak np. aminy, fenole czy aldehydy.

- metody biologiczne — opierające się o wykorzystanie mikroorganizmów. Proces biologicznej rekultywacji polega na wydobyciu zanieczyszczonej ziemi, wymieszaniu jej z wodą i substancjami pożywkowymi oraz przekierowaniu jej do bioreaktora, w którym specjalnie wyselekcjonowane mikroorganizmy zutylizują zanieczyszczenia takie jak np. pestycydy, chlorowane lotne związki organiczne czy węglowodory.

Na poniższej planszy zaprezentowano maszyny wraz z ich opisem wykorzystane w procesie rekultywacji gleb. W każdym punkcie dostępny jest również lektor.

R1buckKYzk4mm
Nagranie dźwiękowe.
Rb23bdJSN32nH
Ilustracja interaktywna pod tytułem Źródła ochrony gleb oraz metod ochrony gleb przed degradacją przedstawia schemat Maszyny i urządzenia wykorzystywane do rekultywacji gleb. Są tu przedstawione trzy typy maszyn i urządzeń: 1. Drenaże i urządzenia wodno-melioracyjne (ilustrowane przez rurę umieszczoną w ziemi). 2. Brony talerzowe (ilustrowana przez bronę, na osi której znajduje się osiem falistych talerzy ustawionych pionowo). 3. Kultywatory (ilustrowane przez maszynę z trzema sierpowatymi zębami). Przy każdym z punktów znajduje się nagranie dźwiękowe tożsame z zaprezentowanym poniżej tekstem. 1. Drenaże i urządzenia wodno-melioracyjne. Zadaniem drenaży oraz urządzeń wodno-melioracyjnych jest regulacja ilości wody w gruncie. 2. Brony talerzowe. Brony talerzowe to urządzenie rolnicze zbudowane z osi, do których przymocowane są dyski o zębatej powierzchni. Maszyna ta stosowana jest do wyrównania powierzchni oraz polepszenia struktury gleby przed rozpoczęciem siewu. Nierównomierny kształt talerzy umożliwia płytkie spulchnienie gleby, wygładzenie powierzchni gruntu, niszczenie chwastów oraz przykrycie nasion odpowiednią warstwą gruntu. 3. Kultywatory. Kultywator jest urządzeniem odpowiedzialnym za spulchnianie wierzchniej warstwy gleby uprawnej. Zbudowany jest z ramy, do której przymocowane są zęby. Ich ruch powoduje mieszanie się gleby, przy jednoczesnym jej wyrównaniu i usunięciu resztek wchodzących chwastów. Takie działanie umożliwia przygotowanie gruntu pod zasiew.
Grafika, pt. ,,Źródła ochrony gleb oraz metod ochrony gleb przed degradacją: Maszyny i urządzenia wykorzystywane do rekultywacji gleb”.

Powrót do spisu treściPowrót do spisu treści

Powiązane ćwiczenia