Pariláková Klaudia
SUMMARY
The long term used aluminium production technologies based on bauxite ore accompanied with a low amount of toxic waste cause increasing of ecological lability of environment of Žiarska Basin. Many researches are focused on the sludge fields on periphery of industrial zones.
After nearly a decade of closing the waste site, succession processes of plants adapted to extreme conditions were observed on the sludge-dried bed. Results of analyses showed higher content of sodium cations, carbonates, hydro-sodium carbonates and high pH, which did can not create optimal environment for plants progress and vitality in combination with some level of salts.
The regulated succession will be the object of following reclamation works on the sludge fields taking part in the restoration of the Žiarska Basin.
KĽÚČOVÉ SLOVÁ: Žiarska kotlina, Závod SNP a.s. Žiar nad Hronom, hnedý a červený kal, náletová vegetácia, sukcesívny proces
ÚVOD
Prejavom vplyvu antropogénnej činnosti na životné prostredie je i narušenie rovnováhy – homeostázy prostredia, a tým zmeny prirodzeného toku látok a energie, štruktúry ekosystémov, ich vzájomných väzieb a vzťahov a výrazného zníženia regeneračnej schopnosti krajiny. O strate ekologickej stability môžeme hovoriť aj v regióne Žiarskej kotliny.
Dlhodobé používanie technológie výroby hliníka (alumínium) z bauxitovej rudy (názov je odvodený od mesta Les Baux - Francúzsko) s veľkým množstvom toxického odpadu, spôsobuje zvyšovanie ekologickej lability prostredia.
Región Žiaru nad Hronom je pod negatívne pôsobiacim ekologickým tlakom od r.1953, kedy prevádzka Závodu SNP a.s. postupnou intenzifikáciou zvýšila výrobu hliníka z pôvodných 48 tis. ton na 70 tis. ton. Rozšírením výroby oxidu hlinitého o Bayerovú vetvu vzrástla jej produkcia na 210 tis.ton z pôvodných 140 tis.ton.
V roku 1985 rozhodný obrat v ekologickej situácií ZSNP š.p. spôsobila zásadná modernizácia výroby hliníka na elektrolýzu s vopred vypaľovanými anódami a prvé elektrolyzéry s komplexným čistením plynov boli uvedené do prevádzky v r. 1995.
Nezanedbáva sa ani otázka ozelenenia skládky kalových polí na okraji priemyselnej zóny. „Červený gigant“ esteticky, ale najmä ekologicky narúša identitu a charakter krajiny Štiavnických vrchov.
V rámci Národného environmentálneho akčného programu Slovenskej republiky má ZSNP a.s. Žiar nad Hronom vytýčených niekoľko opatrení v rámci ochrany životného prostredia a biologická rekultivácia kalových polí je i súčasťou revitalizačných opatrení v Žiarskej kotline.
Odkalisko kalov je lokalizované priamo v areály Závodu SNP a.s. Žiar nad Hronom. Použité suroviny pri výrobe oxidu hlinitého - alkálie, sa z predmetného odpadu nedajú odstrániť ani niekoľkonásobným premytím, resp. lúžením s vodou. Z uvedeného dôvodu pri jeho hydraulickej preprave i na skládke dochádza k jeho vylúhovaniu, v dôsledku čoho, prepravná i recyklovaná voda má pH 12 - 13 a jej celková alkalita vyjadrená ako Na2O je v rozmedzí 12 - 18 g na liter.
Predmetná skládka bola založená v r.1959 - 1967 a o jej zriadení nie je k dispozícií žiadna dokumentácia. Podľa devastácie okolitej pôdy je zrejmé, že bola vybudovaná bez náležitej izolácie dna skládky. Túto skutočnosť potvrdili výsledky geologického a hydrogeologického prieskumu, uskutočnené v rokoch 1985 - 1987, ktoré preukázali, že hranica znečistenia okolia alkáliami sa nachádza už od vzdialenosti 1 400 - 1 600 m od päty skládky a rozširuje sa v smere prúdenia spodných vôd s rýchlosťou 35 - 40 m za rok.
Odkalisko má dĺžku cca 1000 m a šírka v strede telesa je cca 460 m, celková plocha zaberá 44,68 ha. Dosahuje výšku 42 - 45 m nad okolitým terénom a množstvo uskladneného, zneškodneného odpadu sa odhaduje na 8,0 - 8,5 mil. ton ( častý odhad je až 9,5 mil. ton). Z toho cca 90 % tvorí hnedý kal a 10% červený kal, v závislosti od použitej technológie výroby hliníka.
Červený kal je zaradený podľa najnovšej legislatívy medzi nebezpečný odpad s kódom 010309 s povinnosťou hlásenia jeho vzniku a o jeho nakladaní (príloha č. 5 k Vyhláške č. 283/2001 Z.z.). Podmienku monitorovania skládky upravuje príloha č. 15 toho istého zákona.
V zmysle Vyhlášky č. 284/2001 MŽP z 11.6. 2001 ktorou sa ustanovuje Katalóg odpadov je červený kal zaradený do skupiny 01 – odpad pochádzajúci z geologického prieskumu, ťažby, úpravy a ďalšieho spracovania nerastov a kameňa, podskupina 0103 – odpad z fyzikálneho a chemického spracovania rudných nerastov, druh odpadu – 010309 – červený kal z výroby hliníka.
Neutralizovaný červený kal z výroby Al2O3 je zaradený do Žltého zoznamu odpadov s kódom podľa OECD – GG 110-SRA. Na takto zaradený odpad sa potom vzťahujú § 26, 27 a 28 zákona č. 223/2001 o odpadoch, ktoré ustanovujú transport takéhoto odpadu.
Prevádzka skládky je povolená orgánmi štátnej správy s osobitnými podmienkami, z ktorých bola prioritná realizácia izolovania skládky od okolia do konca roka 1995.
Kalové pole je predmetom i veľkého množstva výskumov a hodnotení v rámci ekologickej únosnosti regiónu Žiarskej kotliny.
Geomorfologicky je skládka zaradená do základného typu reliéfu – reliéf rovín a nív. Morfologická hodnota okolitých hornín je v IV. stupni odolnosti, prevažne v komplexe spraší, sprašových hlín, hlín a viatych pieskov.
Skládka – kalové polia sú ohraničené zo SV úložiskom škváry a popolčeka, z juhu a juhovýchodu železničnou traťou a štátnou cestou, z juhozápadu, západu a severozápadu ornou pôdou a úhormi.
Hydrogeologicky patrí územie skládky do povodia rieky Hron a do hydrogeologického rajónu Q 080 – Kvartér nivy Hrona od Slovenskej Lupče po Tlmače. Podzemné vody rajónu obyčajne nie sú vhodné bez úpravy na pitné účely, kvôli zvýšenému obsahu železa, mangánu a výskytu organizmov a z biologického hľadiska. Od západného okraja skládky sa po asi 550-600 m vlieva povrchový tok do Hrona. Hron sa nachádza S a Z, čiastočne aj SV od skládky vo vzdialenosti cca 500-700 m.
Potenciálna prirodzená vegetácia je zastúpená jaseň-brest-dubové a jeľšové lužné lesy. Je to územie so stredným zastúpením stromov a riedkym výskytom kríkov, vegetácia je silne ovplyvnená exhalátmi. Fytogeneticky patrí územie do obvodu predkarpatskej flóry, endemity sa tu nevyskytujú. Územím prechádzajú vedľajšie migračné cesty vtákov.
Geologický typ územia je montánna krajina mierneho pásma, kotlinová akumulačno-erózna krajina s kapilárnymi a pórovými podzemnými vodami,s ilimerizovanými pôdami a dubohrabinou, nivy s nivnými pôdami a mäkkým lužným lesom s jelšou lepkavou.
METODIKA A MATERIÁL
Ekologickú sukcesiu na kalovom poli možno hodnotiť podľa jedného zo základných princípov Odumovej teórie. Sukcesia je výsledkom zmien abiotického prostredia vyvolávaných biocenózou. Ekotop rozhoduje o tom, či sukcesia začne a kedy, ako dlho bude prebiehať a akým spôsobom.
Sukcesia začala „iniciálnym“ a mala by končiť „klimaxovým“ štádiom. Klimaxové štádium býva vo väčšine prípadov ovplyvnené najmä makroklimatickými podmienkami. Špecifické podmienky kalového poľa však spôsobujú vytvorenie trvalo blokovaného sukcesívneho štádia, alebo „edafického“ klimaxu, ktorého vývoj je brzdený hlavne fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami kalu.
V posledných rokoch prebieha na odkalisku primárna sukcesia, ktorá prechádza procesom postupných zmien prostredia a výsledkom čoho sú spontánne sa vyvíjajúce spoločenstvá.
V prvej etape vývoja spoločenstva dochádza k rýchlej výmene živín medzi biotickým a abiotickým subsystémom, ale v ďalších rokoch toto tempo klesá. Prejavilo sa to v zníženej ekologickej stabilite (až labilite) ekotopov v prostredí odkaliska, kde sa na takto blokovanom sukcesnom štádiu presadzujú rastliny prispôsobené extrémnym ekologickým podmienkam – stresom (vysoké pH, nedostatok živín a vlhkosti, vysoký obsah Na+ , nevhodné fyzikálne vlastnosti a pod.).
Znaky adaptácie rastlín na tieto stresy veľmi rozmanitého charakteru sú hodnotené pomalým rastom, nízkou produkciou biomasy, dlhovekosťou (stromy, kry, trvalé trávy a byliny), vytrvalými asimilačnými orgánmi, ukladaním veľkej časti asimilátov do podzemných orgánov atď.
Možno sem podľa charakteru kalu zaradiť typické halofytné spoločenstvá a podľa geobiocenózy vyskytujúce sa rastliny patria do spoločenstva radu – alkalofilné (Krížová, 1998, s. 109).
Výsledkom sukcesného procesu na halde bude zrejme ekosystém len s miernymi cyklickými zmenami, limitovanými dostupnosťou živín a vlhkosti pre členov fytocenózy v rámci daného pôdotvorného resp. zvetrávacieho procesu.
Takýto suchozemský ekosystém charakterizuje fytocenóza, ktorá je zásobovaná iba zrážkovou vodou, čiastočne stabilizujúca povrch kalu a nepôsobí ani nepodporuje svojou životnou aktivitou zmeny prostredia, no je voči nim takmer maximálne odolná.
Celý ekosystém sa v takto vyzretom stave bude vyznačovať dynamickou rovnováhou biomasy, štruktúry a druhovej zložky. Takéto spoločenstvá sa podľa Míchala (1994) nazývajú azonálne, ktoré odpovedajú zvláštnym podmienkam a neviažu sa iba na jeden klimatyp.
Lokalizácia haldy je v zóne, ktorá patrí do klimatického okrsku teplého, mierne vlhkého s miernou klímou. Má teplú kotlinovú klímu v najvyšších polohách (v Štiavnickom pohorí nad Opatovcami) a mierne teplú horskú klímu. Najdôležitejšie ročné klimatické charakteristiky tejto zóny sú:
Priemerná teplota v ºC : ročná 8,3
za letný polrok 14,7
za zimný polrok 1,9
Absolútne teplotné maximum vo výške 2 m 37,5 ºC
Absolútne teplotné minimum vo výške 2 m -30,0 ºC
Úhrn zrážok v mm: ročný 706
za letný polrok 400
za zimný polrok 306
Poradie smerov prízemného vetra: V, SZ, Z, S, SV, JV, JZ, J
Výskyt bezvetria: 41 %
Počas existencie haldy začal pôsobiť mechanický zvetrávací proces, hlavne zmenou teploty. Účinkom slnečného žiarenia sú kaly otepľované a ochladzované, čo spôsobuje len nepatrené objemové zmeny, ktoré ale pri stálom opakovaní postačujú na tvorbu trhliniek a puklín. Rovnako aj červeno-hnedá farba kalu spôsobuje otepľovanie do väčších hĺbok.
Ďalší zvetrávací faktor, veterná činnosť, v tejto oblasti (cca 40% bezvetrie) nemá veľmi preukazný vplyv na haldový materiál. Chemické zvetrávanie je podmienené hlavne vzdušným kyslíkom za spolupôsobenia zrážkovej vody. Prítomnosť uhličitanu sodného spôsobuje najškodlivejšie účinky, nakoľko silno zásaditý roztok napomáha pútať Na+ povrchom pôdnych koloidov na úkor ostatných katiónov. Prítomnosť sódy je aj vtedy nebezpečná, keď pôdny roztok obsahuje nízku koncentráciu solí. Práve s takýmto chemizmom sa stretávame na kalovom poli.
I keď zaradenie kalu podľa zrnitostného zloženia do kategórie ílovitého štrku resp. piesočnatého ílu predurčuje priaznivý predpoklad zvetrávacieho procesu a vzniku optimálneho pedologického stanovišťa, chýba dostatok minerálnych živín a ostatných pôdnych zložiek.
VÝSLEDKY A DISKUSIA
Charakter kalu podmienil výskyt rastlín, ktoré znášajú suché až svieže pôdy, chudobné až stredne zásobené dusíkom a so širokou škálou pôdnej reakcie, od slabo kyslej cez neutrálnu až po bázickú. Veľký význam má i ich trvácnosť celé leto, čím môžu zabezpečiť dobrú porastovú mikroklímu i v suchom období. Rozširovanie diaspór je pri týchto druhoch zabezpečené pomocou vetra ale tiež vplyvom antropogénneho vplyvu, pravdepodobne z privezenej zeminy, použitej v substráte na rekultiváciu kalových polí.
Charakter sukcesívnej vegetácie je ovplyvnený niekoľkými faktormi. Lokalizácia haldy do klimatického okrsku teplého, mierne vlhkého s miernou klímou, s teplou kotlinovou klímou a mierne teplou horskou klímou je dôvodom výskytu teplomilných a svetlomilných druhov vegetácie.
Kal prechádza zvetrávacím procesom, pri ktorom dochádza k zmene fyzikálnych a chemických vlastností pôsobením najmä abiogénnych faktorov. Z teórie zvetrávania tu možno nájsť uplatnenie princípov hydrolýzy, následnej karbonizácie a rozpúšťania spojeného s vylúhovaním (Kutílek, 1978).
Na halde sa nachádzajú miesta kde prebieha intenzívne fyzikálne zvetrávanie kryštalizáciou solí. Hlavne na suchých lokalitách v dôsledku silného ohrievania stúpa voda v puklinách s rozpustenými látkami k povrchu, kde sa voda odparuje a soli kryštalizujú. Opakovaním dochádza k mechanickej dezintegrácii (Bizubová, Škvareček, 1998). Chemický proces zvetrávania sa prejavuje i vo vzniku rozptýlených kryštálikov karbonátov (Lacika, 1998).
Vytvorené trhlinky a pukliny v kale sa stali priestorom pre autochtónnu vegetáciu. Nedostatok minerálnych živín a ostatných pôdnych zložiek ovplyvnil výskyt hlavne nenáročných druhov a zrnitostné zloženie kalu nasmerovalo ujatosť predovšetkým druhov vyžadujúcich piesočnaté až štrkovité pôdy (Pariláková, 2002).
Východiskom pre hodnotenie sukcesívneho procesu sú inventarizačné zápisy rastlín z prirodzenej sukcesie, ktorá už v sedemdesiatych rokoch naznačila kvantitatívny posun
medzi zastúpením jednotlivých rastlín. Tie rastliny, ktoré mali dominanciu alebo veľkú frekvenciu sa stali v kontaminovanej oblasti ojedinelými a naopak, rastlinné druhy s nižším zastúpením dominujú.
Už v roku 1992 sa v prostredí kalového poľa hovorilo o „potencionálnej prirodzenej vegetácii“ ktorá vznikla pôsobením klimatických podmienok bez zásahu človeka. Rekognoskácia terénu kalového poľa umožnila zostaviť zoznam vyskytujúcich sa rastlín:
Swida sanguinea - svíb krvavý, Salix caprea - vŕba rakyta, Salix cinerea - vŕba popolavá, Betula pubescens - breza plstnatá, Rosa canina - ruža šípová, Taraxacum officinale - púpava lekárska, Linaria vulgaris - pyštek obyčajný, Verbscum densiflorum - divozel veľkokvetý, Tussilago farfara - podbeľ lekársky, Melilotus officinalis - komonica lekárska, Onopordum acanthium - ostropes obyčajný, Eupatorium cannabinum - konopáč obyčajný, Artemisia vulgaris - palina obyčajná, Calamagrostis villosa - smlz chĺpkatý, Sinapis arvensis - .horčica roľná.
Rekognoskačnou činnosťou na halde v roku 2001 sme zabezpečili doplnenie inventarizácie náletovej vegetácie. Použili sme druhovú analýzu bez následnej kvantifikácie, nakoľko sukcesívny proces stále prebieha.
Potvrdil sa výskyt týchto rastlín:
Betula pendula –breza previsnutá, Arrhenatherum elatius – ovsík obyčajný, Artemisia vulgaris – palina obyčajná, Calamagrostis epigejos – smlz krovitý, Carlina vulgaris – krasovlas obyčajný, Cirsium vulgare – pichliač obyčajný, Daucus carota – mrkva obyčajná, Epilobium sp. – vŕbovka, Erigeron acris – turica ostrá, Eupatorium cannabinum – konopáč obyčajný – dominuje, Chaenarrhinum minus – papyštek menší, Inula conyza – iman hnidákový, Lactuca serriola – šalát kompasový, Oenotera sp. – pupalka, Pastinaca sativa – paštrnák siaty, Picris hieracioides – horčík jastrabníkovitý, Pinus sylvestris – borovica lesná, Populus tremula – topoľ osikový, Puccinelia distans – steblovec odstávajúci, Robinia pseudoacacia – agát biely – dominuje, Rosa canina - ruža šípová, Salix caprea – vŕba rakytová, Salix cinerea - vŕba popolavá, Silene vulgaris - silenka obyčajná, Sorbus aucuparia – jarabina vtáčia, Swida sanguinea – svíb krvavý, Tanacetum vulgare – vratič obyčajný, Tripleurospermum inodorum – parumanček nevoňavý, Tussilago farfara – podbeľ lekársky, Verbascum blattaria – divozel švábový, Verbascum grandiflorum – divozel veľkokvetý.
Za desaťročné obdobie došlo na halde ku kvantitatívneho posunu. Niekoľko pionierskych druhov doplnili ďalšie, čím sa rozšírila diverzita spoločenstva. Zmeny v pomernom zastúpení jednotlivých foriem sa posunuli od trvácich bylín cez trávy až k početnejšiemu zastúpeniu drevín a krov.
Zo spoločenstva vypadlo niekoľko druhov. Napríklad púpava lekárska, ktorá rastie skôr na vlhkejších humóznych a neutrálnych pôdach. Podobne je to v prípade pyšteka obyčajného a ostropsa obyčajného. Komonica lekárska síce nachádza svoje uplatnenie na vysychavom zásaditom piesočnatom substráte, ale mikroklimaticky sa jej existencia posúva skôr do chladnejších oblastí. Horčici roľnej boli takisto zabezpečené stanovištné podmienky, ale negatívom sa stal vysoký obsah silikátov v kale.
Zaznamenaný je i vnútrodruhový posun pri breze plstnatej, ktorá uprednostňuje skôr kyslé piesočnaté pôdy, a preto sa tu udomácnila breza previsnutá, ktorá je zaradená medzi pionierske dreviny suchších piesočnato-hlinitých pôd. Podobná situácia nastala aj v spoločenstve trvácich tráv, kde smlz chĺpkatý neprekonal stanovištné podmienky kalu a došlo k jeho výmene za smlz kroviskový, ktorý je viac prispôsobený nedostatočnej vlhkosti kalu a jeho nadmernej vysychavej schopnosti.
Sukcesia na halde prebieha teda anemochórnymi rastlinami, drevinami a trávovo-bylinnou vegetáciou špecifického charakteru a preukazateľnou vegetáciou okolia. Tento proces je komplikovaný vysokým výskytom bezvetria v tejto oblasti.
Dôležitým faktorom sukcesie je hlavne substrát (kal) a jeho piesočnatý často až štrkovitý charakter, ktorý určuje rýchlosť sukcesie a typ vegetácie. Na vypracovanie ďalšieho manažmentu sukcesívneho procesu musíme zohľadniť pôdotvorné procesy na halde, ktoré vychádzajú z pôdotvorného haldového materiálu, reliéfu, charakteru klímy a vodného režimu a v neposlednom rade i zo samotnej náletovej vegetácie.
ZÁVER
Okrem tradičnej formy rekultivácie, ktorá je momentálne v štádiu projekčného a ekonomického riešenia, je na predmetnej halde priestor na využitie tzv. riadenej sukcesie. Tá by mala spočívať v začlenení plôch, na ktorých už začali sukcesné pochody, samovoľné oživenie a postupný vývoj biocenóz. Ak by na takto už oživených plochách (trávami, krami i drevinami) došlo k rekultivačnému zásahu, prerušil by sa prirodzený vývoj a môže dôjsť k likvidácii existujúcej bioty. Biologická rekultivácia kalového poľa, by preto mala zohľadniť i tieto skutočnosti a zároveň je možné využiť princípy bioindikácie, hlavne pokiaľ ide o dominantné druhy rastlín.
LITERATÚRA
BIZUBOVÁ, M. - ŠKVAREČEK, A. 1998. Geomorfológia. 3.vyd. Bratislava : UK KRÍŽOVÁ, E. 1998. Fytocenológia a lesnícka typológia. Zvolen : ES TU, 1998. 202 s. KUTÍLEK, M. 1978. Vodohospodářska pedologie. Praha : SNTL, ALFA, 1978. 295 s.
LACIKA, J. 1998. Geomorfológia. Zvolen : ES TU, 1998. 172 s. ISBN 80-228-0703-6
MÍCHAL, I. 1994. Ekologická stabilita. Praha : MŽP ČR, 1994. 276 s.
ISBN 80-228-0732-X
Bratislava, 1998. 228 s. ISBN 80-223-1277-0
PARILÁKOVÁ, K. 2002. Sukcesívna vegetácia v extrémnych podmienkach kalových polí ZSNP a.s. Žiar nad Hronom. Bratislava : PRIF UK, v tlači
Uznesenie vlády SR č. 59 z 24. januára 2001 k návrhu environmentálnych opatrení na revitalizáciu krajiny Žiarskej kotliny. In: Vestník MŽP SR, roč. 9, 2001, č. 3, s.32-38. ISSN 1335-1567
Vyhláška č. 283/2001 MŽP z 11.6.2001 o vykonaní niektorých ustanovení zákona o odpadoch. In: Zbierka zákonov SR, roč. 2001, čiastka 118, z 19.7.2001.
Vyhláška č. 284/2001 MŽP z 11.6.2001 ktorou sa ustanovuje Katalóg odpadov. In: Zbierka zákonov SR, roč. 2001, čiastka 118, z 19.7.2001.
Vyhláška MŽP SR o zaradení odpadov do Zeleného zoznamu odpadov, Žltého zoznamu odpadov a Červeného zoznamu odpadov a o vzoroch dokladov požadovaných pri preprave odpadov. In: Zbierka zákonov SR, roč. 2001, čiastka 93, z 21.6. 2001.
Zákon č. 223/2001 o odpadoch a o zmene a doplnení niektorých zákonov. In: Zbierka zákonov SR, roč. 2001, čiastka 93, z 21.6.2001.
Ing. Pariláková Klaudia, Katedra trvalo udržateľného rozvoja, FZKI SPU v Nitre, Mariánska 10, 949 01 Nitra, 037/6526 637, fax 037/7414 987, Klaudia.Parilakova@uniag.sk
Žiadne komentáre:
Zverejnenie komentára