Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica
advertisement
Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica Wydział Górnictwa i Geoinżynierii Katedra Inżynierii Środowiska i Przeróbki Surowców Rozprawa doktorska ANALIZA MOŻLIWOŚCI ZAGOSPODAROWANIA TERENÓW SILNIE ZASOLONYCH PO SKŁADOWISKACH ODPADÓW KRAKOWSKICH ZAKŁADÓW SODOWYCH „SOLVAY” mgr inż. Maciej Gliniak Promotor: dr hab. inż. Wiktoria Sobczyk, prof. nadzw. AGH Promotor pomocniczy: dr inż. Małgorzata Pawul Kraków 2015 „Żaden dom nie powinien stać na wzgórzu lub czymkolwiek. Dom powinien być obok wzgórza, należeć do niego. Wzgórze i dom powinny razem żyć szczęśliwie”. Frank Lloyd Wright Pragnę podziękować wszystkim bez których niniejsza praca nie mogłaby powstać. Przede wszystkim mojej Pani Promotor dr hab. inż. Wiktorii Sobczyk, prof. AGH, za wszelką pomoc jakiej mi udzieliła w czasie dotychczasowej współpracy, a zwłaszcza za cenne uwagi merytoryczne. Składam serdeczne podziękowania dr inż. Małgorzacie Pawul za wskazówki i okazaną pomoc. Serdecznie dziękuję Panu Profesorowi Januszowi Miczyńskiemu za cenne uwagi oraz mobilizację do dalszej pracy naukowej. Pragnę podziękować również Koleżankom i Kolegom z Katedry Inżynierii Środowiska i Przeróbki Surowców AGH oraz Katedry Ekologii, Klimatologii i Ochrony Powietrza za stworzenie wspaniałej atmosfery naukowej (i nie tylko). Dziękuję Rodzicom za wsparcie i zachętę. Szczególne podziękowania składam mojej Magdzie za cierpliwość, wyrozumiałość i wsparcie w chwilach zwątpienia. Spis treści 1. Wstęp ................................................................................................................................... 10 1.1. Wprowadzenie ............................................................................................................... 10 1.2. Teza, zakres i cele pracy ................................................................................................ 12 1.3. Metodyka badań ............................................................................................................ 14 1.4. Podstawowe definicje .................................................................................................... 15 1.5. Studium aktualnego stanu zagadnienia ......................................................................... 17 2. Rozwój przemysłu sodowego ............................................................................................... 20 2.1. Przemysł sodowy na świecie ......................................................................................... 20 2.2. Przemysł sodowy w Polsce ........................................................................................... 21 2.3. Technologia produkcji sody .......................................................................................... 22 2.3.1. Metoda Solvaya ...................................................................................................... 22 2.3.2. Soda oczyszczona ................................................................................................... 22 2.3.3. Metoda kaustyfikacji .............................................................................................. 22 2.4. Odpady poprodukcyjne przemysłu sodowego............................................................... 25 2.5. Zagospodarowanie odpadów posodowych .................................................................... 26 3. Wpływ zasolenia na wybrane elementy środowiska ............................................................ 27 3.1. Zasolenie gruntów ......................................................................................................... 27 3.1.1. Mechanizm i mierniki zasolenia w gruncie ............................................................ 27 3.1.2. Przyczyny zasolenia gruntów w Polsce .................................................................. 29 3.1.3. Grunty zasolone na świecie .................................................................................... 30 3.1.4. Grunty zasolone na terenie Polski .......................................................................... 33 3.2. Wpływ zasolenia na rośliny........................................................................................... 34 3.2.1. Stres solny .............................................................................................................. 34 3.2.2. Odporność roślin na zasolenie ................................................................................ 36 3.2.3. Tolerancja roślin na zasolenie ................................................................................ 38 3.3. Wpływ zasolenia na konstrukcje budowlane................................................................. 39 3.3.1. Alkaliczna korozja betonu ...................................................................................... 40 3.3.2. Chlorkowa korozja betonu...................................................................................... 40 3.3.3. Siarczanowa korozja betonu ................................................................................... 41 4. Rekultywacja składowisk odpadów posodowych ................................................................ 43 4.1. Biologiczne technologie rekultywacji gruntów ............................................................. 43 4.2. Wykorzystanie procesów sukcesji wtórnej w rekultywacji ........................................... 45 7 4.3. Przykłady rekultywacji składowisk odpadów posodowych .......................................... 46 5. Charakterystyka obiektu badań ............................................................................................ 48 5.1. Położenie ....................................................................................................................... 48 5.2. Historia Krakowskich Zakładów Sodowych „Solvay” ................................................. 49 5.3. Budowa geologiczna...................................................................................................... 51 5.4. Warunki geotechniczne ................................................................................................. 52 5.5. Hydrografia i hydrogeologia ......................................................................................... 53 5.6. Warunki klimatyczne..................................................................................................... 55 5.7. Przeprowadzone prace rekultywacyjne i aktualny stan przyrodniczy obiektu .............. 56 5.8. Plany i koncepcje zagospodarowania przestrzennego ................................................... 60 5.8.1. Miejscowy plan zagospodarowania terenów w rejonie ul. Zakopiańskiej – KZS „Solvay” ........................................................................................................ 60 5.8.2. Koncepcja zagospodarowania terenów KZS „Solvay” .......................................... 63 5.8.3. Miejscowy plan zagospodarowania przestrzennego obszaru „Białe Morza” ......... 67 6. Metodologia badań własnych ............................................................................................... 71 6.1. Pobieranie próbek .......................................................................................................... 71 6.2. Metodyka prac laboratoryjnych i terenowych ............................................................... 73 6.3. Metodyka prac kartograficznych ................................................................................... 77 6.4. Analiza planów zagospodarowania przestrzennego ...................................................... 78 7. Analiza wyników prac laboratoryjnych ................................................................................ 80 7.1. Skład ziarnowy gruntu ................................................................................................... 81 7.2. Analiza rozkładu przestrzennego pH, przewodności elektrolitycznej właściwej i wilgotności aktualnej .................................................................................................. 82 7.3. Zawartość węglanów ..................................................................................................... 88 7.4. Zawartość metali ciężkich ............................................................................................. 90 7.5. Fizykochemiczna ocena stanu jakości wody w rzece Wildze ....................................... 94 7.6. Ocena jakości i stateczności terenu składowisk metodą fitoindykacji geotechnicznej . 97 8. Ocena możliwości zagospodarowania terenów składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych „Solvay” ........................................................................................................... 102 8.1. Ocena dotychczasowych propozycji zagospodarowania przestrzennego składowisk odpadów byłych KZS „Solvay”.................................................................................. 102 8.2. Wielokierunkowa koncepcja zagospodarowania przestrzennego terenów KZS „Solvay” ...................................................................................................................... 107 8 8.3. Propozycja rekultywacji terenów byłych składowisk KZS „Solvay” na potrzeby wdrożenia wielokierunkowej koncepcji zagospodarowania przestrzennego ............. 119 9. Podsumowanie i wnioski .................................................................................................... 124 10. Bibliografia ....................................................................................................................... 129 11. Spis rycin .......................................................................................................................... 141 12. Spis tabel .......................................................................................................................... 145 9 1. Wstęp 1.1. Wprowadzenie Odpady poprodukcyjne, deponowane na składowiskach, są często drugim podstawowym produktem występującym w każdej gałęzi przemysłu. Obecnie, zgonie z ideą zrównoważonego rozwoju, każdy zakład przemysłowy powinien minimalizować zużycie surowców oraz włączać powstające odpady do cyklu produkcyjnego. Pozostałe odpady najczęściej nadal deponowane są na składowiskach odpadów, które ze względu na swoje właściwości fizykochemiczne stają się uciążliwe dla społeczności lokalnej i środowiska. Przemysł sodowy, będący gałęzią wielkotonażowego przemysłu chemicznego, corocznie generuje tysiące ton odpadów, które są składowane w napowierzchniowych lagunach osadowych. Wskutek niewłaściwego zabezpieczenia i długotrwałego wykorzystywania składowisk przyczyniają się one do degradacji środowiska poprzez pylenie drobnych frakcji osadów z przesuszonych lagun i migrację łatwo rozpuszczalnych, toksycznych związków do wód gruntowych. Skala tego zjawiska zależy od ilości zdeponowanych odpadów na składowisku, klimatu oraz przemian fizykochemicznych zachodzących we wnętrzu osadników. W wielu przypadkach po zakończeniu eksploatacji składowisko izoluje się od otoczenia, przykrywając je warstwą ziemi o uziarnieniu gliniastym lub ilastym i obsadzając roślinnością. Zdarza się, że osoby projektujące nasadzenia na wspomnianych obiektach nie zwracają uwagi na obecność łatwo migrujących i toksycznych dla roślin jonów chlorkowych i siarczanowych oraz bardzo alkaliczny odczyn podłoża. Taki stan przez wiele lat utrzymuje się w obrębie składowisk, stwarzając niekorzystne warunki dla wzrostu i rozwoju roślin oraz powodując ich stopniowe zamieranie i ustępowanie porostowi ruderalnemu o bardzo niskich wymaganiach siedliskowych. Wiele składowisk odpadów pochodzących z przemysłu chemicznego znajduje się obecnie w pobliżu miast lub w ich granicach administracyjnych. Szybkie tempo wzrostu gospodarczego oraz dodatnie saldo migracji wewnętrznych często powodują konieczność przekształcenia składowisk w tereny urbanistycznie zagospodarowane. Zaniedbane składowiska odpadów posodowych są zazwyczaj nieużytkami, które szpecą okolicę oraz zaburzają ład przestrzenny, kreowany przez miejscowe plany zagospodarowania przestrzennego. Plany i koncepcje zagospodarowania na ogół zakładają zabudowę tych terenów, która ze względu na środowisko bardzo aktywne chemicznie szybko podlega procesom korozji chemicznej. Dodatkowym problemem, jaki często powstaje podczas usuwania i przewożenia zdeponowanych odpadów, jest wtórne zanieczyszczenie 10 środowiska toksycznymi substancjami. Analizując możliwości zagospodarowania przestrzennego składowisk odpadów posodowych w świetle dostępnych technik i technologii, wydaje się, że jedynym optymalnym rozwiązaniem jest przekształcanie tych obszarów w tereny zieleni urządzonej. Zapotrzebowanie na obiekty o charakterze rekreacyjnym, zwłaszcza w dużych miastach, jest bardzo często sugerowane przez mieszkańców, którzy mieszkając na obszarach zabudowy wielkokubaturowej, nie mają dostępu do miejsc wypoczynku i do uprawiania sportu. Zakres badań niniejszej pracy obejmuje tereny byłych składowisk odpadów Krakowskich Zakładów Sodowych, znajdujące się w krakowskiej dzielnicy Podgórze. Badania terenowe przeprowadzono w latach 2011-2013. Praca składa się z 12 rozdziałów. W pierwszym rozdziale opisano sposób postępowania z odpadami przemysłu sodowego oraz metody ich neutralizacji. Następnie przedstawiono uzasadnienie podjęcia tematu rozprawy, tezę, cel i zakres pracy oraz wyjaśnienie podstawowych terminów specjalistycznych. Pierwszą część rozprawy kończy krótka charakterystyka aktualnej literatury i analiza stanu badań nad wpływem i zagospodarowaniem przestrzennym składowisk odpadów przemysłu sodowego. Drugi rozdział pracy jest poświęcony rozwojowi przemysłu sodowego na świecie i w Polsce oraz ważniejszym technologiom produkcji wykorzystywanym w byłych Krakowskich Zakładach Sodowych. W trzeciej części pracy przedstawiono wpływ zasolenia na wybrane elementy środowiska – grunty, rośliny i konstrukcje budowlane. Kolejny rozdział rozprawy zawiera krótki przegląd możliwości rekultywacji składowisk odpadów posodowych w świetle dostępnych technik i technologii. W piątym rozdziale dysertacji scharakteryzowano obszar byłych składowisk odpadów Krakowskich Zakładów Sodowych z uwzględnieniem dotychczasowych planów i koncepcji jego zagospodarowania przestrzennego. W dalszej części rozprawy (rozdziały 7. i 8.) przedstawiono metodologię badań własnych oraz wyniki przeprowadzonych badań terenowych i laboratoryjnych. Zakres wykonanych oznaczeń obejmował skład ziarnowy, pomiar pH, przewodności elektrolitycznej właściwej, wilgotności aktualnej, zawartości węglanów i metali ciężkich oraz parametrów fizykochemicznych wody z rzeki Wilgi. Badania laboratoryjne uzupełniono pracami terenowymi, podczas których oceniono stateczność obszaru. W rozdziale 7.3 przedstawiono autorską metodologię oceny planów zagospodarowania przestrzennego terenów silnie zasolonych, która wykorzystuje wyniki przeprowadzonych badań laboratoryjnych. Oprócz wspomnianych badań własnych, metodologia zawiera również odniesienie do badań sondażowych społeczności lokalnej, mającej na celu poznanie preferowanych kierunków 11 zagospodarowania terenu. Badania opinii społecznej zostały wykonane przez innych naukowców. Na podstawie rezultatów wykonanych oznaczeń, opisanych w rozdziale 8. niniejszej pracy, wykonano ocenę możliwości zagospodarowania terenów składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych. Wyniki oceny przedstawiono w dziewiątej części rozprawy, która zawiera także opracowaną przez autora dysertacji propozycję zagospodarowania przestrzennego wraz z procesem rekultywacji omawianego obszaru. Dziewiąty rozdział pracy zawiera podsumowanie i wnioski wynikające z opracowania niniejszej rozprawy. W tej części pracy autor zwrócił uwagę na istotę zagadnienia, przedstawiając rzeczywisty wpływ składowisk odpadów przemysłu sodowego na środowisko i trudności w prowadzeniu procesu rekultywacji takich obszarów. W rozdziałach 10-12 przedstawiono wykaz literatury przedmiotu wykorzystanej w pracy oraz spis rycin i tabel. 1.2. Teza, zakres i cele pracy Dynamiczny wzrost liczby ludności od zakończenia II wojny światowej przyczynia się do coraz większych zmian przestrzennych w środowisku. Związany z nim wzrost zapotrzebowania gospodarki na produkty przemysłu sodowego spowodował powstanie dużych składowisk odpadów poprodukcyjnych. Obiekty te w wyniku wieloletniej eksploatacji wywołały niekorzystne zmiany w przyległych ekosystemach. Wkład we wspomniane zmiany mają także byłe Krakowskie Zakłady Sodowe „Solvay”. W trakcie stuletniej działalności przyczyniły się do powstania trzech nadpoziomowych kompleksów stawów osadowych, które zajmują powierzchnię ponad 600 tys. m2. Składowiska nazwane „Białymi Morzami” od koloru odpadów w nich zgromadzonych znajdują się w obszarze administracyjnym miasta Krakowa i od ponad dziesięciu lat stanowią atrakcyjny obszar inwestycyjny krakowskiej w dzielnicy Podgórze. Ze względu na obecność dużej masy zgromadzonych odpadów (około 5 mln Mg) i ich środowiskową uciążliwość Rada Miasta Krakowa w 1994 roku uchwaliła miejscowy plan zagospodarowania przestrzennego [Biuro Rozwoju Krakowa 1994]. Jego głównym zadaniem była ochrona składowisk przed niekontrolowaną zabudową i dalszym niekorzystnym wpływem zgromadzonych tam odpadów na środowisko przyrodnicze. W następstwie zmian legislacyjnych po wstąpieniu Polski do Unii Europejskiej w 2004 roku wspomniany plan 12 przestał obowiązywać i pojawiło się wiele pomysłów na wykorzystanie terenów składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych. Rada Miasta Krakowa dopiero pod koniec 2012 roku postanowiła uchwalić nowy plan zagospodarowania przestrzennego, który swoim zasięgiem objął tylko część obszaru zajmowanego przez wspomniane składowiska [Gliniak, Sobczyk 2012; Gliniak 2014]. Z przeprowadzonych badań własnych i studiów literatury przedmiotu wynika, że na świecie (również w Polsce) nie ma opracowanych wytycznych dotyczących postępowania z terenami, na których składowane są odpady posodowe. Trudności związane z zagospodarowaniem przestrzennym tych terenów wynikają z bardzo zróżnicowanego składu deponowanego materiału, który zależy od rodzaju procesu produkcyjnego wykorzystywanego w danym zakładzie. Ponadto planiści pomijają w swoich pracach bardzo ważny aspekt społeczny i potrzeby okolicznych mieszkańców. Powyższe ustalenia pozwoliły na przyjęcie następującego głównego celu pracy: Opracowanie metodyki oceny zagospodarowania przestrzennego terenów składowisk odpadów przemysłu sodowego na etapie projektowania z uwzględnieniem potrzeb społeczności lokalnej i specyficznych właściwości fizykochemicznych odpadów Zasadność podjętego celu badawczego potwierdzają prace Piernika i in. [2005] oraz Kulczyckiej i Pody [2005]. W pracy postawiono także cele szczegółowe, do których należą: 1. przegląd planów i koncepcji zagospodarowania przestrzennego terenów po byłych Krakowskich Zakładach Sodowych, 2. ocena przestrzennego zróżnicowania podstawowych parametrów fizykochemicznych (pH, przewodność elektrolityczna właściwa, wilgotność aktualna, zawartość węglanów) w poszczególnych kompleksach osadników zlokalizowanych na terenie składowisk byłych KZS „Solvay”, 3. ocena wpływu składowisk odpadów posodowych byłych Krakowskich Zakładów Sodowych na wybrane elementy środowiska, 4. biogeotechniczna ocena stanu osadników na terenie składowisk byłych KZS „Solvay”, 5. ocena możliwych kierunków zagospodarowania przestrzennego składowisk posodowych byłych KZS „Solvay” na podstawie analizy jakości i stanu środowiska przyrodniczego 13 z uwzględnieniem zaspokojenia potrzeb mieszkańców Krakowa w określone funkcje terenu. Dla osiągnięcia powyższych celów sformułowano następującą tezę pracy: Istnieje możliwość optymalnego zagospodarowania przestrzennego terenów składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych z uwzględnieniem specyficznych właściwości fizykochemicznych zgromadzonych odpadów i potrzeb lokalnej społeczności. 1.3. Metodyka badań Realizacja założonych celów szczegółowych została przeprowadzona na podstawie analizy literatury przedmiotu oraz badań laboratoryjnych i terenowych. Przeprowadzone badania laboratoryjne opierały się na zaprojektowanej sieci opróbowania trzech niezagospodarowanych kompleksów stawów osadowych i obejmowały następujące oznaczenia: ‒ określenie składu ziarnowego metodą aerometryczną Cassagrande’a w modyfikacji Prószyńskiego, ‒ pomiar pH metodą potencjometryczną, ‒ pomiar przewodności elektrycznej właściwej metodą konduktometryczną, ‒ pomiar wilgotności wagowej metodą wagową, ‒ pomiar zawartości węglanów metodą objętościową Scheiblera, ‒ oznaczenie zawartości metali ciężkich metodą atomowej spektrometrii absorpcyjnej z wzbudzeniem płomieniowym, ‒ oznaczenie parametrów fizykochemicznych wody z rzeki Wilgi metodą fotometryczną. Badania terenowe poprzedzające cykl analiz laboratoryjnych polegały na wykonaniu wierceń w zaprojektowanej sieci opróbowania o głębokości 150 cm w celu pobrania materiału osadowego do badań. Po wykonaniu wierceń wykonano dokumentację fotograficzną terenu celem poddania go weryfikacji z wykorzystaniem metody fitoindykacji geotechnicznej. W ostatnim etapie badań wykorzystano metodę krigingu zwyczajnego do wykonania map rozkładu otrzymanych wyników z prac laboratoryjnych, a następnie opracowano autorską metodykę oceny planów zagospodarowania przestrzennego terenów składowisk odpadów posodowych. 14 1.4. Podstawowe definicje Cząsteczki regulatorowe – białka biorące udział w prawidłowym funkcjonowaniu dróg sygnałowych uruchamianych przez czynnik stresowy [Kopcewicz, Lewak 2012], Dekantacja – proces zlewania cieczy znad osadu, który zalega pod nią w naczyniu [Koneczny 1973], Determinanty efektorowe – systemy komórkowe i substancje białkowe odpowiedzialne za transport wody w komórce oraz za metabolizowanie fitotoksyn, a także transportujące metabolity komórkowe na dalekie odległości [Kopcewicz, Lewak 2012], Dokumentacja fitosocjologiczna – zbiór fotografii, rycin i tabel, pozwalających na ilościową i jakościową charakterystykę zbiorowiska roślinnego [Jeż 2008], Fitoindykacja – metoda diagnozy i oceny warunków środowiska oraz zachodzących w nim zmian za pomocą wskaźników roślinnych [Jeż 2008], Fitoindykacja geotechniczna – ocena sytuacji geotechnicznej podłoża gruntowego na podstawie obserwacji szaty roślinnej [Jeż 2008], Fitotoksyczność – zjawisko selektywnego niszczącego działania określonych substancji chemicznych lub biologicznych na rośliny [Kopcewicz, Lewak 2012], Fosfataza – enzym katalizujący proces hydrolizy białek, przebiegający z uwolnieniem energii w postaci anionu ortofosforanowego (V) [Kopcewicz, Lewak 2012], Genom – materiał genetyczny zawarty w podstawowym zespole chromosomów danego osobnika [Kopcewicz, Lewak 2012], Glikofity – rośliny przystosowane do wzrostu w warunkach niskiego stężenie soli w podłożu [Kopcewicz, Lewak 2012], Halofity – słonorośla, rośliny przystosowane do wzrostu na silne zasolonym podłożu (o wysokim stężeniu łatwo rozpuszczalnych soli: chlorków, siarczanów i węglanów sodu oraz magnezu) [Kopcewicz, Lewak 2012], Izotropia – brak kierunkowości rozkładu właściwości fizycznych materiału [Jeż 2008], Kalcynator – urządzenie służące do suszenia produktu otrzymanego w wyniku zastosowanego procesu produkcyjnego [Koneczny 1973], Kaustyfikacja – metoda otrzymywania ługu sodowego przez elektrolizę wodnego roztworu chlorku sodu [Koneczny 1973], Klimat aridowy – klimat suchy, w którym parowanie przewyższa roczną sumę opadów [Hess 1974], 15 Kriging zwyczajny – geostatystyczna metoda estymacji, dzięki której otrzymuje się najlepsze, nieobciążone liniowe oszacowania wartości analizowanej zmiennej zregionalizowanej [Cressie 1990], Kompartmentacja – podział komórki roślinnej za pomocą błon lipoproteinowych na odrębne obszary pod względem strukturalnym i funkcjonalnym [Kopcewicz, Lewak 2012], Kompleks sorpcyjny – suma wszystkich składników mineralnych i organicznych (głównie koloidów glebowych), na powierzchni których mogą zachodzić procesy sorpcji oraz wymiany jonowej [Bednarek i in. 2005], Micela – wyodrębniona z gleby pojedyncza cząstka tworząca koloid glebowy, czyli ogół składników mineralnych należących do frakcji iłu koloidalnego (ϕ < 0,002 mm) [Bednarek i in. 2005; Gołda 2005], Mikoryzowanie – dostarczenie w obręb systemu korzeniowego roślin żywych strzępek grzybni grzybów symbiotycznych [Bender, Gilewska 2004], Plastyczność gruntu – podatność gruntu na odkształcenia pod wpływem działania sił zewnętrznych oraz jego zdolność do utrzymywania nadanej mu formy po ich ustąpieniu [Jeż 2008], Płynność gruntu – stan nasycenia gruntu wodą, w którym traci on swoją stateczność i przemieszcza się w płaszczyźnie poziomej i/lub pionowej [Jeż 2008], Porost ruderalny – rośliny synantropijne zasiedlające tereny zurbanizowane o silnie przekształconym podłożu gruntowym [FAO 2006], Poziom salic – poziom powierzchniowy lub podpowierzchniowy gleby, w którym nie zachodzi proces wtórnego wzbogacania w sole łatwiej rozpuszczalne niż gips. Odznacza się przewodnictwem elektrycznym ekstraktu glebowego (ECe) na poziomie minimum 15 mS∙cm-1 w temperaturze 25°C i pH > 8,5. Dodatkową cechą charakterystyczną dla występowania tego poziomu jest identyfikacja w terenie roślin z rodzaju Salicornia, Tamarix lub innych słonorośli [Jackson 1958, FAO 2006], Siły osmotyczne – siły występujące w wyniku różnic koncentracji roztworów w otoczeniu cząstek gruntu, wpływające na kierunek ruchu wody [Kopcewicz, Lewak 2012], Stateczność – stan równowagi [Jeż 2008], Stres oksydacyjny – zachwianie równowagi pomiędzy wytwarzanymi formami tlenu reaktywnego w tkankach roślinnych, będący odpowiedzią komórek na różne czynniki stresowe [Kopcewicz, Lewak 2012], 16 Stres roślin – określenie stosowane w fizjologii roślin dla czynnika działającego na organizm; stan organizmu wywołany czynnikiem stresowym. Z pojęciem tym wiąże się termin stresor, oznaczający bodziec wywołujący reakcję stresową [Kopcewicz, Lewak 2012], Sukulentność – zdolność roślin do wytworzenia mechanizmów pozwalających na przeżycie w suchym środowisku [Kopcewicz, Lewak 2012], Ściśliwość podłoża – zdolność gruntu do zmniejszania swojej objętości pod wpływem działania sił obciążających [Jeż 2008], Zdolność pęcznienia – zdolność gruntu do zmiany swojej objętości pod wpływem działania czynników zewnętrznych (np. wody) [Jeż 2008], Zjawiska ekspansywne – zjawiska, które mają zdolność do rozprzestrzeniania się w gruncie od miejsca ich początkowego pojawienia się [Jeż 2008]. 1.5. Studium aktualnego stanu zagadnienia W literaturze międzynarodowej brak jest prac poświęconych składowiskom odpadów posodowych. Najczęściej poruszanymi tematami związanymi z gruntami są zasolenie i alkalizacja jako czynniki najbardziej niebezpieczne dla środowiska przyrodniczego. Wspomniane procesy są szeroko opisywane w artykułach Bernsteina [1974], Aftaliona [1991], Grattana i Grieva [1994] oraz Grünewalda i in. [2006, 2007] i skupiają się głównie na mechanizmach toksyczności zasolenia w odniesieniu do roślin. Drugą grupę tematyczną stanowią artykuły poświęcone kształtowaniu się mechanizmów obronnych i tolerancyjnych na podwyższoną alkalizację środowiska. Problematyka ta była poruszana w pracach autorstwa Hasegawy i in. [1986], Sharpleya i in. [1992] i Suareza [2005]. Wymienieni badacze koncentrują się głównie na zagadnieniach związanych z wpływem gleb zasolonych i nawadnianiem wodami solankowymi upraw w klimacie aridowym na wzrost i plonowanie roślin uprawnych. Wyniki opisywane w ich pracach potwierdzają toksyczny wpływ jonów chlorkowych na rośliny, któremu można przeciwdziałać poprzez odpowiednie nawożenie oraz dobór typu i sposobu uprawy. Zróżnicowanie właściwości składowanych odpadów na terenie składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych zagospodarowaniu przestrzennemu. było tematem Pierwszy prac naukowych miejscowy plan poświęconych zagospodarowania przestrzennego [Biuro Rozwoju Krakowa 1994] zakładał przeznaczenie omawianego terenu pod niską zieleń urządzoną, zaprojektowaną na podstawie wyników badań Nagawieckiej i in. 17 [1980] oraz Saneckiego [1994]. Dziesięć lat później w koncepcji zagospodarowania tego obszaru, zaproponowanej przez Instytut Rozwoju Miast w Krakowie [2004], podtrzymano założenia planu z 1994 roku i uzupełniono je o funkcje rekreacyjno-wypoczynkowe. Założenia projektu z 2004 roku potwierdzili badaniami biochemicznymi Pośpiech i Skalski [2006] oraz badaniami geotechnicznymi Sroczyński [2008]. Słuszność tej koncepcji podkreślili także Poda [1999], Krzak [2005] i Okrutniak [2010]. Pod koniec 2012 roku Rada Miasta Krakowa uchwaliła obowiązujący miejscowy plan zagospodarowania przestrzennego „Białe Morza”, w którym praktycznie zrezygnowano z utrzymywania terenów zielonych na rzecz rozbudowy usług i komunikacji w tym rejonie Miasta. Ze względu na częściowe zagospodarowanie terenu składowisk [Uchwała… 2012], autor rozprawy zaproponował zmodyfikowaną i uzupełnioną koncepcję zagospodarowania przestrzennego z 2004 roku. Wspomniany projekt zakłada utrzymanie terenów zieleni niskiej zabezpieczającej składowiska oraz rozwój funkcji rekreacyjno-sportowych i turystycznych, którego potrzebę potwierdzają badania socjologiczne przeprowadzone przez Ciechowskiego [2012]. Akceptacja społeczna projektowanych prac rewitalizacyjnych ma bardzo duże znaczenie dla przyszłości i rozwoju danego terenu poprzemysłowego. Szeroko opisywane w literaturze wyniki przeprowadzonych badań ankietowych dla różnych obszarów zdegradowanych potwierdzają preferencje rekreacyjnego i przyrodniczego kierunku zagospodarowania tych obiektów [Sobczyk, Pawul 2010a; Sobczyk, Pawul 2010b]. W trakcie projektowania badań laboratoryjnych i prac terenowych kierowano się wynikami wcześniejszych prac przeprowadzonych przez Nagawiecką i in. [1980], Nagawiecką i Klimka [1990], Boronia i in. [2000] oraz Sroczyńskiego [2008]. Wyniki przeprowadzonych przez nich badań wykazały bardzo zróżnicowane właściwości i charakter przestrzenny omawianego terenu. Jako najważniejsze czynniki różnicujące tereny poszczególnych stawów osadowych zostały wskazane: alkaliczny i silnie alkaliczny odczyn podłoża oraz wysokie wartości przewodnictwa elektrolitycznego właściwego zdeponowanych osadów. Oba wskaźniki ulegają bardzo powolnemu obniżaniu oraz wykazują charakter akumulacyjny, wzrastający wraz z głębokością, czego dowiedli Boroń i in. [2000], Zając i in. [2007] oraz Gliniak i Sobczyk [2012]. Analizy oddziaływania składowisk odpadów posodowych byłych Krakowskich Zakładów Sodowych na otaczające środowisko, przeprowadzone przez Gaszyńskiego i in. [2006], Sroczyńskiego [2008], Wójcika i Zawadzkiego [2011] oraz Gliniaka i in. [2014a, 2014b], nie wykazały ich szkodliwego wpływu na okoliczne wody i tereny. Badania przeprowadzone przez wspomnianych autorów wskazują na występowanie stabilnych warunków fizykochemicznych w obrębie składowisk 18 i sugerują możliwość występowania korozji chemicznej obiektów budowlanych, opisywanej przez Nevilla [1995, 2000] i Kurdowskiego [2010]. 19 2. Rozwój przemysłu sodowego Przemysł sodowy jest zaliczany do gałęzi przemysłu chemii nieorganicznej, działu chemii wielkotonażowej. Produkuje on bardzo ważne chemikalia gospodarcze, takie jak węglan sodu i wodorotlenek sodu. Wyroby te stanowią półprodukty dla innych gałęzi przemysłu (np. nawozowego, farmaceutycznego, szklarskiego, papierniczego) – ryc. 1 [Ciech S.A. 2010]. Ryc. 1. Wykorzystanie sody w poszczególnych sektorach gospodarki [Ciech S.A. 2010, zmienione] 2.1. Przemysł sodowy na świecie Soda jest znana od starożytności ze względu na wszechstronne zastosowanie. Pierwotnie była pozyskiwana w postaci krystalicznej lub ciekłej ze słonych jezior. W średniowieczu nastąpił wzrost zapotrzebowania na sodę. Zaczęto ją wówczas pozyskiwać z popiołów roślinnych (głównie we Francji i w Hiszpanii). Przełomowym okresem dla rozwoju przemysłu sodowego na świecie był koniec XVIII wieku. Ciągły wzrost zapotrzebowania na różne postacie sody poskutkował ogłoszeniem konkursu przez Francuską Akademię Nauk w 1775 roku na nowe metody i technologie jej pozyskiwania. Pierwsza przemysłowa technologia produkcji sody została przedstawiona w 1791 roku przez Mikołaja Leblanca. Wadą tej metody było powstawanie dużej ilości toksycznych odpadów (m.in. kwas chlorowodorowy i siarczek wapnia). W 1865 roku belgijski chemik Ernst Solvay przedstawił rewolucyjną technologię produkcji sody bezpośrednio z soli kamiennej i wapienia. Względy 20 ekonomiczne i konkurencyjność metody sprawiły, że od końca I wojny światowej metoda Solvaya była i jest powszechnie wykorzystywana na świecie w zakładach produkujących sodę [Grycza 1953; Aftalion 1991]. Licząca dziś 150 lat technologia zyskała szereg modyfikacji i udoskonaleń technicznych w celu jak najlepszego wykorzystania surowców i minimalizacji ilości odpadów poprodukcyjnych. Obecnie globalna produkcja sody wynosi około 63 mln Mg∙rok-1 [Komisja Europejska 2006]. 2.2. Przemysł sodowy w Polsce Historia powstania przemysłu sodowego na ziemiach polskich szacowana jest na przełom XIX i XX wieku. Bardzo silny i szybki rozwój tej gałęzi przemysłu był uwarunkowany łatwą dostępnością soli kamiennej i wapieni. Ze względu na najdogodniejsze warunki surowcowe przemysł sodowy rozwijał się w ośrodku krakowskim i inowrocławskim. Pierwszą fabrykę sody w Polsce uruchomiono w Mątwach koło Inowrocławia (1880 rok) i w Szczakowej koło Chrzanowa (1883 rok). Zakłady te produkowały sodę według technologii Honigmanna. W 1905 roku obie fabryki przejął belgijski koncern Solvaya, który zlikwidował fabrykę w Szczakowej (równolegle uruchamiając linię produkcyjną w Krakowie) i zrestrukturyzował zakład w Mątwach, przystosowując go do nowego procesu produkcyjnego [Grycza 1953; Bukowski 1965; Kruszka, Wartalski 1996; Tokarska-Guzik 2008]. Po zakończeniu II wojny światowej znacjonalizowane zakłady w Krakowie i Inowrocławiu poddano modernizacji i rozbudowie. Równolegle rozpoczęto budowę fabryki sody w Janikowie. W 1957 roku Janikowskie Zakłady Sodowe były największym zakładem chemicznym produkującym sodę kalcynowaną w Polsce. W latach 1975-79 zmodernizowano zakłady w Mątwach i dobudowano Wytwórnię Sody Ciężkiej „Mątwy II”. W 1989 roku Krakowskie Zakłady Sodowe zostały postawione w stan likwidacji ze względu na uciążliwość dla środowiska, natomiast zakłady w Janikowie i Mątwach modernizowano i unowocześniano. Obecnie Zakłady Janikosoda w Janikowie i Zakłady Produkcyjne Soda Mątwy w Inowrocławiu wchodzą w skład koncernu Soda Polska CIECH sp. z o.o. Produkcja sody kaustycznej i węglanu sodu w Polsce w roku 2013 wyniosła 1,19 mln Mg [Kruszka, Wartalski 1996; Poda 1999; Ciech S.A. 2013; Dmochowska 2014]. 21 2.3. Technologia produkcji sody 2.3.1. Metoda Solvaya Technologia produkcji sody w Krakowskich Zakładach Sodowych była oparta na metodzie opracowanej w 1865 przez chemika Ernsta Solvaya. Metoda ta odznaczała się niskim zużyciem energii oraz wysoką efektywnością wykorzystania surowców. Proces był prowadzony trzyetapowo. Rozpoczynał się od prażenia kamienia wapiennego (z kamieniołomu Zakrzówek) i oczyszczania solanki (kopalnia Barycz). Następnie solanka z dodatkiem amoniaku była karbonizowana, po czym poddawano ją kalcynowaniu do uzyskania sody jako produktu końcowego. Amoniak stosowany w produkcji był reagentem pomocniczym, krążącym w obiegu zamkniętym [Molenda 1988; Bortel, Koneczny 1992]. Schemat ideowy instalacji produkcji sody metodą Solvaya przedstawiono na ryc. 2. 2.3.2. Soda oczyszczona W Krakowskich Zakładach Sodowych obok produkcji sody metodą Solvaya wytwarzano także sodę oczyszczoną. Pod pojęciem tym rozumie się wodorowęglan sodu uzyskany w wyniku częściowej dekarbonizacji wodnego roztworu NaHCO3. W wyniku reakcji zachodzącej w aparacie wieżowym powstają mieszanina węglanu sodu i wodorowęglanu sodu oraz niewielkie ilości odpadowego amoniaku i dwutlenku węgla. Otrzymany roztwór soli poddawano krystalizacji i suszeniu, uzyskując produkt o wysokim stopniu czystości [Koneczny 1973]. 2.3.3. Metoda kaustyfikacji Drugim procesem technologicznym wykorzystywanym w Krakowskich Zakładach Sodowych była produkcja wodorotlenku sodu metodą kaustyfikacji (ryc. 3). Jako produkt wyjściowy wykorzystywano wodny roztwór węglanu sodu (z metody Solvaya), który kaustyfikowano wodorotlenkiem wapnia. Uzyskany ług sodowy poddawano zagęszczaniu i prażeniu, otrzymując kaustyk bezwodny [Molenda 1988; Bortel, Koneczny 1992]. 22 Ryc. 2. Schemat ideowy produkcji węglanu sodu metodą Solvaya [Koneczny 1973, zmienione] 23 Ryc. 3. Schemat ideowy procesu kaustyfikacji węglanu sodu [Molenda 1988, zmienione] 24 2.4. Odpady poprodukcyjne przemysłu sodowego W trakcie procesu produkcyjnego sody metodą Solvaya i kaustyfikacji na każdy 1 Mg produktu powstaje około 0,2 Mg odpadów. Ze względu na duże zróżnicowanie surowców używanych do produkcji sody w różnych zakładach sodowych, w dalszej części rozdziału skupiono się wyłącznie na odpadach powstałych w KZS „Solvay”. Na terenie składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych zdeponowano łącznie około 5 mln Mg odpadów. W KZS „Solvay” powstawały dwie grupy odpadów. Pierwszą grupę stanowiły odpady stałe z procesów spalania koksu i prażenia wapieni. Odpady te były wykorzystywane do budowy i wzmacniania obwałowań osadników. Druga grupa odpadów to półpłynne szlamy, które deponowano w stawach osadowych w celu ich późniejszego odwodnienia [Leszczyński 1979; Ślęzak 1993]. Osady zdeponowane na składowiskach charakteryzują się budową warstwową (ryc. 4), która jest wynikiem procesów sedymentacji oraz działania ciśnienia hydrostatycznego warstw nadległych. Ryc. 4. Układ warstwowy osadów na terenie stawu osadowego nr 3. Teren składowisk byłych KZS Solvay w Krakowie [fot. wł.] Poszczególne warstwy różnią się między sobą właściwościami fizykochemicznymi i miąższością. pHKCl zdeponowanych osadów waha się w zakresie od 7,6 (warstwa wierzchnia) do 13,0 (warstwy głębsze). Średnia wartość przewodności elektrolitycznej właściwej odpadów wynosi 1,7 mS∙cm-1. Odpady odznaczają się wysoką zawartością węglanów (72÷96%), których koncentracja wzrasta wraz z głębokością. W osadach dominującymi pierwiastkami są wapń (394 g∙kg-1), potas (9 g∙kg-1), żelazo (3 g∙kg-1) i sód 25 (2 g∙kg-1). W wyciągu wodnym oznaczono kationy: wapnia (266 mg∙100 g-1), magnezu (7 mg∙100 g-1), sodu (2 mg∙100 g-1) i potasu (1 mg∙100 g-1) oraz anion chlorkowy (26 mg∙100 g-1) [Ślęzak 1993, Kruszka i Wartalski 1996; Bytnar 2002]. 2.5. Zagospodarowanie odpadów posodowych Optymalnym sposobem postępowania z odpadami posodowymi jest ich zagospodarowanie. Ograniczenia ich ponownego wykorzystania wynikają głównie z dużej koncentracji chlorków sodu i wapnia. Nieprzerwanie od 1938 roku trwają prace nad ograniczeniem powstawania odpadów z produkcji sody i nad technikami ich utylizacji [Krasheninnikov 1988; Shatow i in. 2004]. Jedną z pierwszych możliwości zagospodarowania odpadów posodowych była próba ich wykorzystania w rolnictwie jako substytutu wapna nawozowego [Bukowski 1965; Dzierwa, Zawisza 2006]. Szczegółowe badania nieprzetworzonych szlamów poprodukcyjnych wykazały, że nie nadają się one do nawożenia upraw ze względu na wysoką higroskopijność i zawartość chlorków. Właściwości nawozowe (jako kreda nawozowa lub węglan wapnia) odpady uzyskują po częściowym przetworzeniu. Instalacja do produkcji nawozów wapniowych ze szlamów posodowych funkcjonowała od 1960 roku w Krakowskich Zakładach Sodowych. Proces przetwarzania odpadów posodowych we wspomnianej instalacji polegał na wstępnym zagęszczeniu mieszaniny w wyparkach, a następnie wypłukaniu nadmiaru chlorku sodu. Tak przygotowany półprodukt był mieszany w różnych proporcjach z drobno zmielonym wapieniem jurajskim i kierowany do sprzedaży jako nawóz wapniowosiarczanowy [Leszczyński 1979; Nagawiecka, Klimek 1990; Kruszka, Wartalski 1996]. Obok zastosowania odpadów posodowych do celów nawozowych trwały prace badawcze nad ich wykorzystaniem w budownictwie i geotechnice. Przeprowadzone analizy nie wykazały możliwości zastosowania odpadów posodowych w żadnej gałęzi gospodarki ze względu na dużą koncentrację chlorków. Stałe frakcje odpadowe były wykorzystywane in situ do budowy obwałowań osadników i nasypów drogowych. Frakcje półpłynne próbowano stosować do wypełnienia pustek poeksploatacyjnych w kopalniach węgla oraz obniżeń terenu, powstałych w wyniku szkód górniczych [Grycza 1953, Leszczyński 1979]. Użyteczność szlamów poprodukcyjnych była również badana pod kątem zastosowania w produkcji zapraw i mieszanin cementowych, jednak wysoka zawartość jonów siarczanowych w odpadach obniżała wytrzymałość materiałową powstałych produktów [Bukowski 1965; Shatow 2004; Dzierwa, Zawisza 2006]. 26 3. Wpływ zasolenia na wybrane elementy środowiska 3.1. Zasolenie gruntów Zasolenie gruntów jest wywołane nadmierną akumulacją rozpuszczalnych soli nieorganicznych w wodzie kapilarnej. W badania glebo- i gruntoznawczych przyjmuje się, że zasolenie jest wywołane przez sole o iloczynie rozpuszczalności większym niż iloczyn rozpuszczalności gipsu. Niekorzystny wpływ zasolenia w gruncie pojawia się wówczas, gdy wody gruntowe zawierają więcej kationów (głównie Na+, K+, Mg2+, Ca2+) i anionów (NO3 , Cl- , SO4 , (COO)2) niż potrzeby pokarmowe roślin [White 1997; Seeling 2000; Munns 2 - 2- 2002; Brady, Weil 2002]. 3.1.1. Mechanizm i mierniki zasolenia w gruncie Najpowszechniej występującym rodzajem zasolenia jest zasolenie wywołane obecnością soli sodu. Ich obecność w wodzie gruntowej niekorzystnie wpływa na właściwości gruntu, takie jak struktura, zdolność pęcznienia, plastyczność, przepuszczalność i podsiąkliwość. Sód jako pierwiastek aktywny bardzo silnie oddziałuje na fazę mineralną gruntu dzięki wysokiej energii wejścia w porównaniu z kationami o wyższej wartościowości (ryc. 5) [Gołda 2005]. Ryc. 5. Schemat wypierania kationów dwuwartościowych przez sole sodu [Gołda 2005, zmienione] Wzrost zasolenia w gruncie powoduje spadek sił wiązania jonów znajdujących się w kompleksie sorpcyjnym. Proces ten jest spowodowany występowaniem liniowej zależności pomiędzy średnicą jonu a siłami przyciągania (im większa średnica, tym słabsze siły przyciągania). Akumulacja dużej ilości sodu wymiennego w gruncie powoduje jego silną alkalizację, uniemożliwiając wzrost i rozwój roślin [White 1997; Maciak 1999; Brady, Weil 2002]. 27 Określenie zmian zawartości sodu w gruncie (Z) należy do najczęściej wykonywanych obliczeń w gleboznawstwie. Jest to stosunek liczby kationów sodu do sumy liczby kationów wapnia i magnezu w wyciągu wodnym, wyrażony w ilościach równoważnych (1): Z= Na+ 2+ Ca + Mg2+ (1) Na podstawie wskaźnika Z dokonuje się oceny stopnia zasolenia według trójstopniowej skali: 1. Z < 1 – brak zasolenia, 2. 1 < Z < 4 – występują czynniki zasalające, 3. Z > 4 – nasycenie kompleksu sorpcyjnego jest bardzo znaczące [Gołda 2005]. Drugim wskaźnikiem bazującym na relacji pomiędzy wartościami równoważnymi zawartości sodu, wapnia i magnezu w gruncie jest dwustopniowy indeks SAR (2): SAR = Na+ 2+ 2+ �Ca + Mg (2) 2 przy czym: 1. SAR < 10 – w gruncie występuje optymalna równowaga jonowa, 2. 10 ≤ SAR < 15 – występuje szkodliwe oddziaływanie soli na procesy fizjologiczne roślin i na właściwości gruntu, 3. SAR ≥ 15 – indeks charakterystyczny dla utworów słonych [Seeling 2000; Treder 2004]. Kolejnym wskaźnikiem określającym w sposób ogólny stopień zasolenia gruntów jest procentowa zawartość soli w suchej masie utworu. Metoda ta wyróżnia 4 stopnie zasolenia: 1. brak zasolenia < 0,2% soli, 2. słabe zasolenie 0,2% – 0,35% soli, 3. umiarkowane zasolenie 0,35% – 0,55% soli, 4. silne zasolenie > 0,65% soli. Zawartość soli ustala się na podstawie suchych pozostałości wyciągu wodnego. W przypadku braku informacji o rodzajach zasolenia niezbędne jest wykonanie dodatkowych badań i analiz chemicznych w celu ustalenia tychże źródeł, ponieważ każda z soli odznacza się inną fitotoksycznością według szeregu malejącego [Gołda 2005]: Na2CO3 > NaHCO3 > NaCl > CaCl2 > Na2SO4 > MgCl2 > MgSO4 28 Wspomniane powyżej metody pozwalają opisać stopień zasolenia gruntów wywołanych głównie obecnością kationów sodu. Obecnie powszechną metodą oceny stopnia zasolenia jest pomiar przewodności elektrolitycznej właściwej (PEW). Pomiar wykonuje się w wyciągu wodnym, oznaczając stosunek suchej masy gruntu do masy roztworu. Proporcja ta wynosi 1:1, 1:2,5 lub 1:5. W tym przypadku szkodliwość zasolenia określa się na podstawie następującej skali: 1. PEW < 0,5 mS∙cm-1 – koncentracja soli tolerowana przez rośliny, 2. PEW 0,5 ÷ 1,0 mS∙cm-1 – wartość graniczna tolerancji na zasolenie, 3. PEW 1,0 ÷ 2,0 mS∙cm-1 – występowanie objawów zasolenia u roślin, 4. PEW > 2,0 mS∙cm-1 – toksyczna zawartość soli w gruncie [Gołda 2005]. Pomiar PEW jest także możliwy przy pełnym wysyceniu próbki gruntu wodą (tzw. pasta glebowa) przy zastosowaniu następującej skali [Kotuby-Amacher i in. 1997]: 1. < 2 mS∙cm-1 nieistotny wpływ zasolenia dla roślin, 2. 2 ÷ 4 mS∙cm-1 ograniczenie wzrostu roślin wrażliwych na zasolenie, 3. 4 ÷ 8 mS∙cm-1 ograniczenie wzrostu większości roślin, 4. 8 ÷ 16 mS∙cm-1 warunki wzrostu możliwe wyłącznie dla roślin odpornych na zasolenie, 5. > 16 mS∙cm-1 możliwy wzrost nielicznych halofitów. 3.1.2. Przyczyny zasolenia gruntów w Polsce Powstawanie gruntów zasolonych jest bardzo mocno związane z lokalnym klimatem. W Polsce występuje klimat humidowy, w którym obserwuje się przewagę opadów nad parowaniem, niesprzyjający powstawaniu gruntów zasolonych (wyjątek stanowią tereny położone nad brzegiem Morza Bałtyckiego). Ze względu na duże wartości średniorocznych sum opadów w Europie (500÷1000 mm) przyjęto, że występowanie procesu zasolenia gruntów ma wyłącznie charakter antropogeniczny [White 1997; Munns 2002; Gołda 2005]. Podstawowym antropogenicznym źródłem zasolenia gruntów są składowiska odpadów przemysłu sodowego, hutniczego i energetycznego. Odpady te, zgromadzone na dużej powierzchni, są przemywane wodami opadowymi, które ługują z nich łatwo rozpuszczalne sole, infiltrujące do podłoża i wód gruntowych. Przykładami niekorzystnego oddziaływania składowisk odpadów są tereny składowisk odpadów byłych Krakowskich Zakładów Sodowych w Krakowie oraz obszar wokół osadników Janikowskich Zakładów Sodowych [Kozak i in. 1999; Trzcińska-Tacik 2006]. 29 W ostatnich latach coraz częściej obserwowanym źródłem zasolenia gruntów stają się transport i komunikacja. Zasolenie pochodzi z mieszanek bogatych w sole chlorkowe stosowane do zimowego utrzymania infrastruktury drogowej. Podobny wpływ na grunty ma także stosowanie niezbilansowanych ilości nawozów mineralnych (bogatych w azot, fosfor i potas). Nadmiar związków mineralnych (niepobranych przez rośliny) jest ługowany do wód gruntowych, zwiększając ich mineralizację. Dodatkowym czynnikiem zasalającym grunty jest stosowanie nawodnień terenów zielonych wodą pochodzącą z zasolonych zbiorników wodnych [Maciak 1999; Baran 2000; Gołda 2005; Zimny 2005]. Bardzo ważną przyczyną zasolenia gruntów w Polsce jest wydobywanie zasolonych wód dołowych w kopalniach surowców energetycznych (np. węgla kamiennego) i rud metali (np. miedzi) ze znacznych głębokości. Wody, których ilość i stopień mineralizacji wzrasta wraz z głębokością, stanowią duże zagrożenie środowiskowe. Obecnie część zasolonych wód kopalnianych jest kierowana do zakładów górniczych i przeróbczych jako woda technologiczna (70% ogółu) lub jest odprowadzana do sieci kanalizacyjnej jako ścieki przemysłowe (30% ogółu) [Miller 2004; Pluta 2005]. Z badań przeprowadzonych przez Gabzdyla i Hanak [2005] oraz Policht-Latawiec i Kopicę [2013] wynika, że w Polsce większość odpadowych wód kopalnianych (około 130 mln m3∙rok-1) jest odprowadzana do rzek, powodując ich zasolenie i w następstwie spadek jakości wody. Zanieczyszczenie rzek przygranicznych wodami kopalnianymi jest także spowodowane przejmowaniem części zanieczyszczeń z krajów sąsiednich (głównie z Czech). Obecność dużych ładunków zanieczyszczeń przemysłowych w przygranicznych punktach pomiarowo-kontrolnych spowodowała lokalny spadek bioróżnorodności w rzekach oraz na uprawnych terenach zalewowych [Miller 2004; Jabłońska 2006]. 3.1.3. Grunty zasolone na świecie Międzynarodowa Unia Towarzystw Gleboznawczych oraz FAO [2006] sklasyfikowały grunty zasolone do dwóch typów gleb – Solonetz i Solonchacks. Jako podstawowe kryterium identyfikacji gleb jako zasolone przyjęto występowanie w ich profilu poziomu salic. Klasy zasolenia gleb według FAO przedstawiono w tabeli 1 [Jackson 1958]. Typ Solonetz to gleby, w których występuje skonsolidowany, ilasty poziom powierzchniowy. Ma on wysoką zdolność do adsorpcji jonów sodu i magnezu. Solonetz zawierające w profilu węglan sodu są silnie alkaliczne (pH > 8,5). Ilasta skała macierzysta Solonetz występuje zwykle na terenach płaskich lub w strefach przybrzeżnych. Powszechnie 30 spotyka się je na terenach o podłożu z gliny lub lessu w regionach półpustynnych strefy umiarkowanej i subtropikalnej (Ukraina, Rosja, Kazachstan, Węgry, Bułgaria, Rumunia, Chiny, USA, Kanada, RPA, Argentyna, Australia, Półwysep Arabski) (ryc. 6). Przydatność użytkowa Solonetz jest uwarunkowana głębokością zalegania poziomu salic i pozostałymi właściwościami gleby. Gleby bogate w składniki pokarmowe (poziom próchniczny o miąższości powyżej 25 cm) są przydatne do upraw rolniczych. Poprawę wartości użytkowej Solonetz można uzyskać poprzez zwiększenie porowatości profilu gleby oraz przez obniżenie potencjału osmotycznego roztworu glebowego [FAO 2006; Gliniak, Sobczyk 2013]. Klasa zasolenia Tabela 1. Klasy zasolenia gleb [Jackson 1958, zmienione] 0 Gleba PEW oznaczane w ekstrakcie wodnym [mS∙cm-1] 1:5 1:1 Zawartość soli w glebie [%] Reakcja rośliny < 0,4 <2 < 0,06 Brak reakcji negatywnych 0,4 – 0,8 2–4 0,06 – 0,15 Słaby wpływ na gatunki wrażliwe Niezasolona 1 Lekko zasolona 0,8 – 1,6 4–8 0,15 – 0,35 Wyraźny spadek plonów większości roślin 2 Średnio zasolona 1,6 – 3,2 8 – 16 0,35 – 0,65 Mogą być uprawiane tylko rośliny odporne 3 Wysoko zasolona > 3,2 > 0,65 Rosną tylko halofity > 16 Ryc. 6. Gleba uprawna typu Solonetz w Jemenie [fot. FAO 2006] 31 Drugim typem gruntów zasolonych są Solonchaks. W profilu okresowo występuje podwyższona zawartość soli łatwo rozpuszczalnych w wodzie. Rozmieszczenie Solonchaks na świecie ogranicza się głównie do suchych i półsuchych stref klimatycznych oraz regionów przybrzeżnych każdej strefy klimatycznej. Solonchaks możemy spotkać na półkuli północnej, szczególnie w suchych i półpustynnych częściach Afryki Północnej (ryc. 7), Bliskiego Wschodu, krajów byłego Związku Radzieckiego i w Azji Środkowej. Są także powszechne w Australii i obu Amerykach. Typ Solonchaks dzieli się na dwa podtypy – zewnętrzny i wewnętrzny. Pierwszy podtyp charakteryzuje się największą akumulacją soli na powierzchni gleby, na terenach nisko położonych o płytkim zwierciadle wody gruntowej. W podtypie wewnętrznym największe nagromadzenie soli występuje w głębszych poziomach profilu glebowego, ponieważ lustro wód gruntowych nie dochodzi do jego wierzchnich warstw [FAO 2006; Gliniak, Sobczyk 2013]. Ryc. 7. Gleba typu Solonchaks na pustyni Liwa w Zjednoczonych Emiratach Arabskich [fot. W. Sobczyk] 32 3.1.4. Grunty zasolone na terenie Polski Grunty o naturalnym, podwyższonym poziomie zasolenia, zostały sklasyfikowane w Systematyce Gleb Polski z 2011 roku jako gleby słone i zasolone (typ 11.4 – AN), należące do rzędu gleb antropogenicznych (11 – A). Cechami charakterystycznymi tych gruntów jest występowanie w nich poziomu diagnostycznego salic [Marcinek, Komisarek 2011]. Zgodnie z obowiązującą Systematyką Gleb Polski gleby słone, w których występuje poziom salic, dzielą się na trzy kategorie – gleby zasolone, gleby zasolone sodowe i gleby sodowe. Gleby zasolone powinny odznaczać się pH<8,5; współczynnikiem PEW≥4 mS∙cm-1 (25°C) i SAR<13. Zawartość sodu wymiennego w kompleksie sorpcyjnym nie powinna przekraczać 15%. Gleby zasolone sodowe mają zbliżone właściwości do gleb zasolonych. Różnią się od nich wartością pH>8,5 i współczynnikiem SAR>13. Trzecim rodzajem gleb antropogenicznych są gleby sodowe. Powstają one w warunkach naturalnych, kiedy wody opadowe przemywające profil glebowy nie są wystarczająco nasycone jonami wapnia i magnezu, aby usunąć nadmiar sodu z kompleksu sorpcyjnego. Przewodność elektrolityczna gleb sodowych jest mniejsza niż 4 mS∙cm-1 (25°C), współczynnik SAR przekracza wartość 13, zawartość sodu wymiennego jest większa niż 15%. pH pasty glebowej wynosi powyżej 8,5. Bardzo często gleby sodowe są nazywane alkalicznymi ze względu na specyficzne właściwości fizykochemiczne [Marcinek, Komisarek 2011]. W warunkach klimatycznych Polski grunty zasolone wykształcają się na czterech obszarach (ryc. 8): 1. tereny przybrzeżne, będące w zasięgu oddziaływania wód Morza Bałtyckiego lub słonych wód podziemnych, 2. teren Kujaw (Wał Kujawsko-Pomorski), na którym występują wysady cechsztyńskich soli kamiennych i źródła solankowe, 3. teren doliny rzeki Nidy (Małopolska) w obrębie występowania skał gipsowych i źródeł wód siarczanowych, 4. tereny przemysłowe (zwłaszcza przemysłu sodowego, np. Mątwy k. Inowrocławia), górnictwa węgla kamiennego (Górny Śląsk), wzdłuż ciągów komunikacyjnych i ulic (zimowe utrzymanie infrastruktury) [Marcinek, Komisarek 2011; Gliniak, Sobczyk 2013]. 33 Ryc. 8. Rozmieszczenie gleb słonych w Polsce [Hulisz 2007, zmienione] 3.2. Wpływ zasolenia na rośliny 3.2.1. Stres solny Stres solny u roślin wywołany jest przez dwa typy oddziaływań na poziomie komórkowym i somatycznym: 1. stres osmotyczny (zaburzenia homeostazy wodnej) wywołany nadmiernym stężeniem soli w roztworze glebowym, która hamuje dostęp wody dla roślin poprzez wzrost sił osmotycznych. Efektem stresu osmotycznego jest spadek turgoru rośliny i zahamowanie wzrostu na długość komórek korzenia i pędu; 34 2. zaburzenia homeostazy jonowej, spowodowane przez nadmiar jonów chlorkowych w środowisku; zmiany te ograniczają pobieranie innych jonów niezbędnych do życia rośliny. Wspomniane typy zaburzeń prowadzą do poważnych uszkodzeń rośliny, wskutek których może wystąpić stres oksydacyjny oraz modyfikacja funkcjonalna szlaków metabolicznych (np. całkowite zahamowanie fotosyntezy, zakłócenie transportu elektronowo--jonowego) [Kopcewicz, Lewak 2012]. Zjawisko zasolenia gruntów objawia się spadkiem pobierania związków azotu przez rośliny oraz powoduje wydalanie tych związków przez korzenie do roztworu glebowego. Dla roślin najbardziej niekorzystne warunki występują w podłożu o podwyższonej zawartości jonów chlorkowych. Jony te wykazują bardzo silny antagonizm dla najbardziej przyswajalnej formy azotu dla roślin – jonu azotanowego (V). Badania wazonowe przeprowadzone na roślinach uprawnych wykazały, że najbardziej szkodliwe dla roślin było podłoże zawierające jony Cl- w postaci chlorku wapnia (CaCl2). Doświadczenia wykazały także, że większe nawożenie związkami azotu nie poprawia odporności roślin na zasolenie [Cram 1973; Pessarakli 1991; Kafkafi i in. 1992]. Zależność pomiędzy zawartością fosforu w roślinie a zasoleniem gruntu jest podobna jak w przypadku azotu. Nasilenie interakcji jest zależne od gatunku rośliny, jej wieku, stopnia zasolenia podłoża oraz nawożenia fosforowego. Champagnol [1979] wykazał, że wysokie nawożenie fosforem zwiększa plon roślin, jednak nie powoduje wzrostu odporności rośliny na zasolenie. Wiele prac badawczych wykazało, że wysoka zawartość jonów chlorkowych zmniejsza zawartość fosforu w roślinie. Wynika to z zaburzenia równowagi jonowej organizmu roślinnego oraz produkcji enzymu aktywnej fosfatazy. W skrajnych przypadkach zjawiska te prowadzą do utraty 50% związków fosforu z roślin. Negatywny wpływ zasolenia w przypadku fosforu można redukować dodatkowym nawożeniem wapniowym [Sharpley i in. 1992; Grattan, Grieve 1994; Kozłowski i in. 2004]. Przyjmuje się, że potas, obok azotu i fosforu, jest pierwiastkiem warunkującym przeżywalność roślin w siedliskach o wysokim zasoleniu. Zawartość potasu w soku komórkowym roślin warunkuje utrzymanie prawidłowego ciśnienia osmotycznego w korzeniach oraz turgoru w pędach. Potas w roślinach jest także odpowiedzialny za regulację transportu soli mineralnych i asymilatów. Obecność dużej ilości kationów sodu w podłożu wpływa na obniżenie zdolności pobierania i koncentracji potasu w organizmie rośliny [Marschner 1995]. Perez-Alfocea i in. [1996] wykazali, że podwyższona zawartość jonów wapnia w gruncie również bardzo silnie zaburza transport jonowy w obrębie korzeni. 35 Bernstein [1975] określił odmienny wpływ zasolenia na pobieranie jonów wapnia niż w przypadku azotu, fosforu i potasu. Określona przez niego relacja ma charakter liniowy, co oznacza, że ze wzrostem zasolenia gruntu wzrasta zapotrzebowanie na wapń w roślinach. Pierwiastek ten jest niezbędny do utrzymania prawidłowych struktur komórkowych i kontroli procesów wymiany jonowej. Doświadczenia Bernsteina wykazały także antagonistyczny wpływ jonów wapnia na jony sodu. Obserwacje te zostały potwierdzone w późniejszych latach przez prace Songa i Fujiyamy [1996]. Zawartość wapnia decyduje o właściwym pobieraniu i rozmieszczeniu jonów magnezu w organizmie rośliny. Podwyższone zasolenie gruntu powoduje zmiany w zawartości jonów Mg2+ w chlorofilu liści. Badania zespołu Bernsteina [1974] i Marschnera [1995] wykazały zróżnicowanie nasilenia wspomnianego procesu, zależne od gatunku rośliny. Wpływ zasolenia na pozostałe pierwiastki pobierane przez roślinę jest również bardzo zróżnicowany. Najsilniejszy efekt synergii występuje pomiędzy jonami zasalającymi grunt a cynkiem. Izzo i in. [1991] wykazali zwiększone pobieranie cynku przez rośliny jako czynnika ograniczającego występowanie stresu solnego. Badania zespołu Izzo uzupełnili Rahman i in. [1993], wykazując identyczną zależność w odniesieniu do boru, miedzi i molibdenu (kumulujących się głównie w liściach). Zespół Rahmana dowiódł także pozytywnego wpływu obecności jonów manganu na redukcję stresu solnego. 3.2.2. Odporność roślin na zasolenie Badania porównawcze prowadzone na różnych gatunkach roślin wykazały, że mają one podobną wrażliwość metaboliczną na zasolenie podłoża. Rośliny te wykształciły szereg mechanizmów obronnych przed toksycznym wpływem jonów zasalających podłoże (ryc. 9) [Kopcewicz, Lewak 2012]. Do najważniejszych mechanizmów regulujących zawartość soli w roślinie należą: − wykluczanie soli poprzez wytworzenie barier osmotycznych w organach pobierających wodę ze środowiska (procesy filtracji), które zapobiegają wzrostowi i kumulacji soli w organizmie rośliny, − eliminacja soli, polegająca na usuwaniu soli z organizmu rośliny poprzez emisję lotnych halogenków metylu, wydzielaniu soku komórkowego o dużym stężeniu soli przez specjalne organy, akumulację nadmiaru soli w organach nadziemnych, które obumierają i są zrzucane przez roślinę, 36 − rozcieńczanie poprzez wzrost zawartości wody w roślinie; możliwe dzięki wytworzeniu wakuoli o dużej pojemności (sukulentność), które mogą krótkotrwale utrzymać poziom soli w roślinie na stałym poziomie, − redystrybucja soli, polegająca na przemieszczaniu jonów zasalających do różnych części rośliny (rozcieńczanie u roślin aktywnie transpirujących), − akumulacja i kompartmentacja oparta na zjawisku zmniejszania potencjału osmotycznego w komórkach pobierających wodę, dzięki czemu roślina może pobierać wodę z otoczenia [Larcher 1995; Kopcewicz, Lewak 2012]. Ryc. 9. Mechanizmy odpornościowe roślin na zasolenie [Larcher 1995, zmienione] W środowisku naturalnym występują dwa typy roślin odpornych na zasolenie – halofity i glikofity. Wykazują one duże zróżnicowanie w zakresie wrażliwości na zawartość soli w gruncie (przeliczonych na NaCl). Glikofity są roślinami, które przystosowały się do wzrostu w warunkach niskiego stężenia soli w gruntach. Jako graniczną wartość zasolenia tolerowaną przez glikofity przyjmuje się stężenie NaCl na poziomie 0,5%. Powyżej tej wartości następuje spowolnienie rozwoju i zszarzenie liści. Znacznie odporniejsze na zawartość soli w gruncie są halofity (kwiatowe rośliny reliktowe). Występują one w różnych typach siedlisk i zazwyczaj mają formę kserofitów lub sukulentów. Niektóre odmiany halofitów potrafią przeżyć przy zasoleniu podłoża przekraczającym 10-procentowe stężenie NaCl. W tak ekstremalnych warunkach siedliskowych rośliny te wykształciły specjalne 37 wakuole, w których gromadzą nadmiar jonów sodu (niektóre gatunki mogą akumulować nawet 14% NaCl) [Hasegawa i in. 1986; Momonoki i in. 1994; Ungar 1991]. Piernik [2008] zaleca następujący podział halofitów występujących w Polsce: − obligatoryjne (bezwzględne) – do prawidłowego wzrostu wymagają dużej zawartość soli w gruncie i występują jedynie na terenach zasolonych, − fakultatywne (względne) – występują zarówno na siedliskach bogatych w sole (preferowane), jak i na siedliskach niezasolonych, − indyferentne (obojętne) – rośliny dobrze znoszące zasolenie i występujące także na terenach niesłonych, − akcydentalne (przypadkowe) – rzadko występujące na gruntach zasolonych i wykazujące osłabiony wzrost. 3.2.3. Tolerancja roślin na zasolenie Tolerowanie zasolenia przez rośliny jest regulowane przez dwa typy cząsteczek. Pierwszy typ stanowią determinanty efektorowe, które są specyficznymi białkami transportowymi. Białka te dzielą się na kilka rodzajów i są odpowiedzią organizmu na wystąpienie stresu solnego. Zazwyczaj są syntezowane w roślinie już po trzech godzinach od przekroczenia optymalnej zawartości soli w organizmie. Drugim typem cząsteczek są cząsteczki regulatorowe, których głównym zadaniem jest utrzymanie odporności na stres solny (ryc. 10). Ich działanie ma na celu odbudowanie zachwianej równowagi jonowej i osmotycznej, detoksykację rośliny i naprawę uszkodzeń wywołanych stresem oraz podtrzymanie wzrostu komórkowego [Hasegawa i in. 2000]. Dokładne poznanie mechanizmów tolerancji na zasolenie ma duże znaczenie praktyczne. W wyniku prac hodowlanych uzyskano odmiany roślin, które służą głównie do odsalania podłoża. Wśród nich dominują burak cukrowy, żyto i jęczmień, które absorbują duże ilości kationów odpowiedzialnych za zasolenie podłoża. Równolegle prowadzono prace w zakresie inżynierii genetycznej, modyfikującej naturalną odporność na zasolenie u roślin. W wyniku zmian w genomie roślin uzyskano odmiany odporne na stres solny, które dodatkowo dają plony o lepszej jakości niż plony odmian pierwotnych [Kopcewicz, Lewak 2012]. 38 Ryc. 10. Drogi działania stresu solnego w roślinach [Zhu 2002, zmienione] 3.3. Wpływ zasolenia na konstrukcje budowlane Oprócz wpływu zasolenia na środowisko przyrodnicze istotną rolę ogrywa jego wpływ na konstrukcje budowlane wykonane z betonu (korozja). Zasolenie bardzo silnie oddziałuje na najważniejszy parametr konstrukcji betonowych – trwałość. Jest ona zdefiniowana jako zdolność do pełnienia określonych funkcji (wyrażonych współczynnikiem bezpieczeństwa) przez odpowiedni okres. Chemicy zajmujący się badaniem cementów i betonów wyróżniają dwa podstawowe typy korozji – wewnętrzną i zewnętrzną. W pierwszym przypadku przyczynę stanowią składniki betonu. Mechanizm tego procesu polega na powstawaniu niestechiometrycznego żelu krzemionkowego (Na-K-Ca-Si-aq), który pęczniejąc, powoduje zniszczenie betonu. W drugim przypadku – korozja zewnętrzna – do czynników niszczących konstrukcje zaliczamy roztwory siarczanów, chlorków, kwaśne opady i zmienne temperatury [Neville 2000; Kurdowski 2010]. Ze względu na poruszane w niniejszej rozprawie zagadnienie zasolenia gruntów i jego destrukcyjny wpływ na fundamenty budynków, autor postanowił skupić się na trzech 39 rodzajach korozji betonu – alkalicznej, chlorkowej i siarczanowej, które zostaną omówione w kolejnych podrozdziałach. 3.3.1. Alkaliczna korozja betonu Korozja betonu typu ASR (Alkali-Silica Reaction) polega na alkaliczno- krzemionkowej reakcji pomiędzy reaktywnym kruszywem a matrycą cementową. Korozja alkaliczna może prowadzić do pęknięć konstrukcji betonowych i poważnych uszkodzeń [Czarnecki, Emmons 2002]. ASR zachodzi pomiędzy jonami sodu i potasu zawartymi głównie w klinkierze portlandzkim a kruszywem użytym do produkcji betonu. Istotne znaczenie dla przebiegu procesu mają substancje pochodzące ze środowiska zewnętrznego (np. NaCl pochodzący z zimowego utrzymania dróg) i optymalne uwilgotnienie. Efektem alkalicznej korozji jest powstawanie hydrofilowego żelu wewnątrz stwardniałego betonu. Żel pod wpływem wilgoci ze środowiska pęcznieje, powodując wzrost naprężeń rozciągających, które prowadzą do powstawania rys i spękań powierzchni (ryc. 11) [Neville 2000; Czarnecki, Emmons 2002]. A B Ryc. 11. Alkaliczna korozja betonu: A – mikroskopowe zdjęcie ziarna kruszywa z pęknięciami spowodowanymi ASR, B – przykład zniszczenia konstrukcji betonowej przez ASR [Marek 2013] 3.3.2. Chlorkowa korozja betonu Chlorki są najbardziej agresywnymi solami występującymi w środowisku. Betony zazwyczaj wykazują charakter zasadowy (pH≈13) i mają dużą zawartość wodorotlenków sodu i potasu (stężenia dochodzące do 1 mol∙dm-3). Proces korozji chlorkowej polega na 40 migracji jonów Cl- do wnętrza betonu i równoczesnego ługowania jonów OH- w kierunku przeciwnym. Długotrwała korozja chlorkowa prowadzi do obniżenia wartości pH betonu i do wytrącania zasadowych chlorków wapnia i magnezu. Krystalizacja tych substancji powoduje spadek wytrzymałości i powstawanie mikrospękań. Dalsza migracja jonów chlorkowych do wnętrza betonu wywołuje korozję stalowego zbrojenia. Korozja zbrojenia opiera się na występowaniu różnic potencjału elektrycznego i powstawaniu ogniw elektrochemicznych (ryc. 12). Tempo zachodzenia procesu korozji jest związane z kationami towarzyszącymi jonom chlorkowym. Najbardziej reaktywne są jony wapnia i magnezu, a najmniej jony sodu. Jony dwuwartościowe pod wpływem jonów chlorkowych przedostają się do kapilar betonów, w których następuje ich strącanie i spowolnienie procesu korozji [Conjeaud 1982; Kurdowski 1993; Neville 2000; Kurdowski 2010]. Ryc. 12. Schemat przebiegu korozji chlorkowej [Neville 1995, zmienione] 3.3.3. Siarczanowa korozja betonu Beton w środowisku zewnętrznym nie reaguje z solami w stanie stałym, które występują w gruncie stosunkowo rzadko. Najczęściej są one rozpuszczone w wodzie gruntowej i w postaci jonowej wchodzą w reakcję z zaczynami cementowymi. Korozja betonu wywołana przez jony siarczanowe przebiega dwuetapowo. W pierwszym etapie jony reagują ze składnikami betonu i tworzą nierozpuszczalne produkty, które wypełniają kapilary (głównie uwodniony siarczan wapnia). W kolejnym etapie nierozpuszczalne sole pod wpływem wody i krzemianów wapnia zaczynają krystalizować i znacznie zwiększać swoją 41 objętość. Efektem tych procesów jest gwałtowny wzrost naprężeń wewnętrznych, które prowadzą do powstawania spękań i łuszczenia się betonu. Głównymi produktami krystalizacji w korozji siarczanowej są ettringit, gips i ich mieszaniny. Przebieg i intensywność korozji siarczanowej wzmagają kwaśne opady oraz wysoka zawartość siarczanów w środowisku kontaktowym konstrukcji betonowych (ryc. 13) [Neville 2000; Czarnecki, Emmons 2002; Kurdowski 2010]. Ryc. 13. Warunki konieczne do wystąpienia korozji siarczanowej [Collepardi 2003; zmienione] 42 4. Rekultywacja składowisk odpadów posodowych Grunty podlegają nieustannemu oddziaływaniu czynników środowiskowych o charakterze naturalnym i antropogenicznym. Czynniki naturalne występują w przyrodzie od momentu ukształtowania się powierzchni lądów w minionych epokach geologicznych i nie mają nieodwracalnego wpływu na stan gruntów. Zupełnie inaczej jest w przypadku czynników antropogenicznych, które zazwyczaj prowadzą do nieodwracalnych zmian w środowisku gruntowym. Niekorzystne oddziaływania są związane z przemysłem i rolnictwem (główne gałęzie gospodarki światowej). Wynikłe pod ich wpływem przekształcenia dzielą się na trzy grupy – geomechaniczne, hydrologiczne i chemiczne [Kowalik 2007; Siuta 2009]. Efektem wspomnianych oddziaływań jest degradacja gruntu. Pod pojęciem tym należy rozumieć pogorszenie właściwości fizycznych, chemicznych i biologicznych. Ustawa o ochronie gruntów rolnych i leśnych [Ustawa… 2013] mianem degradacji określa także spadek wartości użytkowych wskutek pogorszenia się warunków środowiska. Najważniejszym procesem niszczenia gruntów jest degradacja chemiczna. Wywołane przez nią zmiany w środowisku są bardzo trudne do neutralizacji ze względu na szybkie i gwałtowne różnicowanie się jego chemizmu (np. odczynu, zasolenia, zawartość toksyn). W konsekwencji zanieczyszczenia chemicznego grunt staje się biologicznie martwy, zaburzając bioróżnorodność siedlisk [Maciak 1999; Kowalik 2007]. 4.1. Biologiczne technologie rekultywacji gruntów Zgodnie z definicją Ustawy o ochronie gruntów rolnych i leśnych [Ustawa… 2013] rekultywacja gruntów oznacza nadanie lub przywrócenie gruntom zdegradowanym i zdewastowanym wartości użytkowych lub przyrodniczych poprzez właściwe ukształtowanie rzeźby terenu, poprawienie właściwości fizycznych i chemicznych, regulację stosunków wodnych, odtworzenie gleb, umocnienie skarp i odbudowanie niezbędnej infrastruktury [por. Sobczyk, Pawul 2012; Poros, Sobczyk 2013]. Rekultywacja biologiczna terenów zdegradowanych jest jednym z najważniejszych zagadnień związanych z zagospodarowaniem tych obszarów. Stopniowe wprowadzanie roślinności stabilizuje teren oraz zabezpiecza go przez występowaniem erozji wodnej i wietrznej. Specyficzną odmianą rekultywacji biologicznej jest tworzenie tzw. zielonych pasów izolacyjnych, których głównym zadaniem jest ochrona okolicznych terenów przed 43 zanieczyszczeniami gazowymi i pyłowymi. Wprowadzanie roślin na tereny zdegradowane ma również ważny wymiar estetyczny, ponieważ miejsca takie na ogół nie posiadają zróżnicowanej bioróżnorodności oraz pogarszają odczucia sensoryczne mieszkańców. Dodatkowo podczas projektowania rekultywacji biologicznej można wykorzystać gatunki roślin, które mają zdolność do pobierania i akumulacji zanieczyszczeń ze środowiska, przyczyniając się do jego stopniowego oczyszczania – fitoremediacji [Maciak 1999; Baran 2000; Gołda 2005]. Fitoremediacja należy do grupy najbardziej przyjaznych metod rekultywacji środowiska. Zaletą tej grupy metod jest stosunkowo niski koszt jej przeprowadzenia i możliwość wykorzystania powstałej biomasy w różnych celach (np. energetycznym, surowcowym, kompostowym). Możliwości wykorzystania poszczególnych roślin są uwarunkowane czynnikami, takimi jak wilgotność gruntu, jego odczyn, zawartość substancji pokarmowych i materii organicznej, stężenie zanieczyszczeń, mikroklimat. Wyróżnia się następujące rodzaje fitoremediacji: − fitoekstrakcja – usuwanie zanieczyszczeń ze środowiska poprzez pobieranie i akumulacje w nadziemnych częściach rośliny, − fitodegradacja – metaboliczny rozkład zanieczyszczeń, zachodzący w tkankach roślin (może przebiegać z udziałem mikroorganizmów glebowych), − rizodegradacja – degradacja zanieczyszczeń inicjowana przez mikroorganizmy występujące w strefie korzeniowej roślin, − rizofiltracja – sorpcja zanieczyszczeń przez korzenie, − fitostabilizacja – obniżenie przyswajalności i dostępności zanieczyszczeń poprzez unieruchomienie ich w gruncie, − fitoewaporacja – przetwarzanie zanieczyszczeń stałych w formy gazowe i uwalnianie ich do atmosfery [Ghosh, Singh 2005; Wrzosek i in. 2008]. Oprócz szeregu zalet metody fitoremediacji posiadają pewne ograniczenia. Najważniejszymi z nich są zasięg oddziaływania ograniczony do strefy korzeniowej roślin i długotrwały proces oczyszczania. Innymi problemami, z jakimi można się spotkać podczas rekultywacji biologicznej, są m.in. wysokie koncentracje zanieczyszczeń, możliwość przeprowadzenia zabiegów na niewielkiej powierzchni terenu, specyfika pobierania zanieczyszczeń. Powyższe aspekty powodują, że metody biologicznej desorpcji zanieczyszczeń z gruntu są stosowane relatywnie rzadko [Baran 2000; Zemelduch, Tomaszewska 2007]. 44 4.2. Wykorzystanie procesów sukcesji wtórnej w rekultywacji Sukcesja wtórna (zwana często samorzutną) jest często spotykana na składowiskach odpadów. Jest naturalnym procesem prowadzącym do odzyskania pierwotnych walorów przyrodniczych środowiska. Sukcesja wtórna najwolniej zachodzi na terenach skażonych i nieużytkach poprzemysłowych. Obserwacje prowadzone przez botaników wykazały, że naturalne zarastanie terenów zniszczonych i zanieczyszczonych przez przemysł napotyka na szereg barier i ograniczeń. Do najważniejszych czynników hamujących wzrost roślin należy zaliczyć brak odpowiednio przystosowanych gatunków roślin do danego typu zanieczyszczenia w sąsiedztwie skażonego obszaru oraz niekorzystne warunki siedliskowe, m.in. zaburzenia hydrologiczne w gruncie, skrajne parametry odczynu i zasolenia gruntu, toksyczna kumulacja metali ciężkich, występowanie procesów erozyjnych [Kachel 1995]. Zimny [1972] dokonał podziału sukcesji wtórnej, zachodzącej na nieużytkach poprzemysłowych, na trzy etapy: 1. zasiedlanie powierzchni przez gatunki pionierskie, które są najbardziej odporne na zanieczyszczenie i na skrajne warunki siedliskowe (czas trwania etapu 1-3 lata), 2. stopniowe zadarnianie terenu (czas trwania etapu 3-15 lat), 3. wkraczanie roślinności krzewiastej i drzewiastej oraz stabilizacja ekosystemu (czas trwania etapu 15-40 lat). Uzupełnieniem powyższego podziału jest opracowany przez Krzaklewskiego w 1988 roku trójklasowy podział nieużytków ze względu na szybkość zarastania. Zgodnie z tym podziałem stawy osadowe zakładów sodowych należy zaliczyć do obiektów o bardzo trudnym stopniu rekultywacji biologicznej (III klasa nieużytków – pojawienie się roślinności naczyniowej następuje najwcześniej po 10 latach od zakończenia eksploatacji obiektu). Ze względu na dużą koncentrację związków fitotoksycznych, nadmierne zasolenie i duże wahania wilgotności wspomniane składowiska należy przykryć 2-metrową warstwą izolacyjną. Dolna część warstwy (do 50 cm) powinna składać się w dolnej części z gruntów kwaśnych lub bardzo kwaśnych, neutralizujących nadmierne zasolenie, natomiast górną część (ok. 150 cm) powinny stanowić grunty żyzne o dużej zawartości próchnicy i substancji odżywczych. Dodatkowo po wykonaniu warstwy izolacyjnej i obsadzeniu jej stosowną roślinnością zalecane jest kilkuletnie intensywne nawożenie azotem, fosforem i potasem w celu redukcji stresowych warunków siedliskowych [Krzaklewski 1988]. 45 4.3. Przykłady rekultywacji składowisk odpadów posodowych Składowiska odpadów posodowych stanowią trudny obiekt do rekultywacji. Główną cechą tego typu obiektów jest występowanie dużych ilości łatwo rozpuszczalnych soli, które wchodzą w interakcję z otaczającym środowiskiem, obniżając jego walory. Dodatkowo odpady posodowe są składowane w rozległych osadnikach (np. w USA powierzchnia pojedynczych osadników sięga ponad 8 km2), istotnie odznaczających się w krajobrazie [Koś, Miakota 1988; Loska, Tadych 1988; Poda 1999; Matthew, Effler 2003]. Rozpatrując problematykę rekultywacji składowisk odpadów posodowych, możemy wyróżnić dwa główne kierunki stosowane obecnie: 1. pozostawienie terenu sukcesji wtórnej, 2. przeprowadzenie wybranych zabiegów rekultywacji techniczno-biologicznej. Na terenie Europy samorzutną sukcesję wtórną zachodzącą na terenach składowania odpadów posodowych można obserwować w okolicach Brenburga (Niemcy) i Petrovic (Czechy). W obu przypadkach naturalny rozwój roślinności trwa ponad 70 lat. Badania porównawcze przeprowadzone przez zespół pod kierownictwem Grünewalda [2006; 2007] wykazały, że na terenach niezrekultywowanych osadników następuje szybka akumulacja związków węgla organicznego i próchnicy. Zjawisko to wraz z transformacją podłoża można uznać za inicjalny proces glebotwórczy [Gołda 2007]. Hánêl [2004] i Rusek [2004] na podstawie zdjęć fitosocjologicznych i analizy fauny glebowej w okolicach Petrovic wykazali, że tereny składowisk posodowych zdecydowanie różnią się składem gatunkowym fauny i flory w porównaniu do okolicznych, półnaturalnych zbiorowisk leśnych. Różnice te wynikają z toksycznego wpływu zasolenia na rośliny oraz łatwego wnikania soli (zwłaszcza chlorków) do organizmów mikrofauny, powodując ich szybkie zamieranie. Dodatkowym czynnikiem wpływającym na zmniejszoną bioróżnorodność terenów składowisk względem okolicznych zalesień był niekorzystny mikroklimat, który powodował szybkie nagrzewanie się do wysokich temperatur wierzchnich warstw zgromadzonych odpadów i szybkie wysychanie przebywających tam organizmów bezkręgowych. Przykładem typowej rekultywacji składowisk odpadów posodowych są osadniki byłych Krakowskich Zakładów Sodowych „Solvay”. Prace były prowadzone trójetapowo w latach 1989-95. Etapy pierwszy i drugi stanowiły prace projektowe i rekultywacja techniczna – rozplantowanie grobli poszczególnych stawów, ukształtowanie skarp, wykonanie drenażu odwadniającego oraz przykrycie osadów nadkładem gruntowym. Przeprowadzone prace obejmowały przetransportowanie 200 km3 materiału ziemnego [Poda 1999; Krzak 46 2005]. Trzeci etap rekultywacji został przeprowadzony fragmentarycznie i polegał na obsianiu koron osadników mieszanką traw i roślin motylkowych [Boroń i in. 2000]. Prace te zostaną szczegółowo omówione w rozdziale 6.7 niniejszej rozprawy. Problem rekultywacji składowisk posodowych w Polsce jest nadal aktualny, czego najlepszym przykładem są Janikowskie Zakłady Sodowe „Janikosoda”. Nieczynne składowisko zakładów w Janikowie zostało zrekultywowane na podstawie zmodyfikowanego projektu rekultywacji opracowanego dla byłych Krakowskich Zakładów Sodowych. Wspomniana modyfikacja dotyczyła wykorzystania w fazie biologicznej osadów ściekowych, które wymieszano z osadem posodowym i obsiano mieszanką traw i brachiny. Przeprowadzona rekultywacja wykazała pozytywny wynik pomimo braku dostępności wody opadowej w trakcie sezonu wegetacyjnego. Zastosowanie osadu ściekowego sprzyjało plonowaniu roślin oraz zwiększało dostępność niezasolonej wody dla systemu korzeniowego roślin w wyniku ciągłego procesu ewapotranspiracji. Dzięki temu można pominąć nawożenie mineralne w sezonie wegetacyjnym [Siuta 2005; Siuta i in. 2008]. 47 5. Charakterystyka obiektu badań 5.1. Położenie Składowiska odpadów byłych Krakowskich Zakładów Sodowych „Solvay” zlokalizowane są w południowej części miasta Krakowa, na pograniczu dzielnic Borek Fałęcki oraz Kurdwanów. Od północy graniczą z terenem należącym do Sanktuarium Miłosierdzia Bożego w Łagiewnikach. Od strony południowo-wschodniej osadniki sąsiadują z nieużytkami należącymi do gminy Kraków. Teren na zachód od osadników stanowiła fabryka „Solvay”. Obecnie mieści się tam Centrum Handlowe Zakopianka (ryc. 14). Ryc. 14. Plan sytuacyjny terenu składowisk odpadów byłych Krakowskich Zakładów Sodowych „Solvay” [opr. wł.] 48 5.2. Historia Krakowskich Zakładów Sodowych „Solvay” Pierwsza Galicyjska Fabryka Sody Amoniakalnej „Solvay", zbudowana w latach 1901-06 przez Bernarda Libana w Borku Falęckim, początkowo działała jako Pierwsza Galicyjska Fabryka Sody Amoniakalnej SA. W 1909 roku została wykupiona przez międzynarodowy koncern chemiczny Solvay i przemianowana na Austryjackie Zakłady “Solvay” Fabryka Sody w Podgórzu. Od 1910 r. w miejsce dotychczasowego sposobu produkcji (system Honigmanna) wprowadzono metodę Solvaya. Jednocześnie rozpoczęto rozbudowę i modernizację fabryki, wykorzystując m.in. urządzenia należącej do koncernu zlikwidowanej fabryki sody w Szczakowej. Ówczesne zatrudnienie wynosiło około 350 pracowników, a produkcja 2,4 tys. wagonów sody rocznie [Kalisiewicz 2000; Gliniak, Sobczyk 2012]. Na początku 1915 roku ukończono budowę rurociągów doprowadzających do zakładów wodę przemysłową z ujęcia na Wiśle w Pychowicach oraz solankę z Wieliczki. Z początkiem I wojny światowej produkcja uległa ograniczeniu, głównie ze względu na mobilizację znacznej części załogi. Po zakończeniu wojny w 1918 roku zbudowano kolejkę wąskotorową, służącą do transportu kamienia wapiennego z kamieniołomu w Zakrzówku. Po odzyskaniu niepodległości zarząd i administracja Pierwszej Galicyjskiej Fabryki Sody Amoniakalnej SA w Podgórzu przeszły w ręce Polaków, działających w imieniu dawnej firmy. Od 1921 roku fabryka została sprzedana nowo utworzonemu przedsiębiorstwu Zakłady Solvay w Polsce Spółka z o.o. w Warszawie, podlegającemu centrali w Brukseli [Kalisiewicz 2000; Gliniak, Sobczyk 2012]. W latach 20. XX wieku nastąpił intensywny rozwój Zakładów, które należały wówczas do największych przedsiębiorstw przemysłowych Krakowa, a od 1922 uzyskały koncesję na wydobycie solanki z Baryczy koło Wieliczki. W 1926 roku zakupiły parcele ze złożami kamienia wapiennego od firmy Wapienniki i Kamieniołomy J. Rajnera i Spółki w Krakowie. W połowie 1924 roku na terenie zakładów uruchomiono kompresor mokrego gazu mocnego, w 1927 r. – magazyn sody amoniakalnej o pojemności 2800 Mg, w 1929 r. – oczyszczalnię solanki, w 1931 r. – 2 piece wapienne. W 1932 r. oddano do użytku m.in. 2 kolejne kompresory gazowe. W latach 30. XX wieku zmodernizowano oddziały sody kaustycznej oraz wybudowano nowy magazyn sody. Od 1938 roku wytwarzano 180 Mg sody surowej oraz 601 Mg sody kaustycznej na dobę. Po likwidacji w 1938 roku pobliskiej Huty Żelaznej SA zakłady przejęły należące do niej budynki. Zaopatrywały rynek krajowy, 49 niewielką część produkcji eksportowały do Finlandii, Estonii i na Łotwę. Wówczas zatrudniały 350-450 pracowników [Kalisiewicz 2000; Gliniak, Sobczyk 2012]. Dnia 3 IX 1939 r. zakłady wstrzymały produkcję, a we wrześniu 1940 r. wznowiły działalność pod zarządem niemieckim jako Ostedeutsche Chemische Werke GmbH. Wśród członków ówczesnej załogi był Karol Wojtyła. W 1945 roku fabryka znalazła się pod zarządem państwowym jako Zakłady Solvay w Polsce Spółka z o.o. Fabryka Sody w Borku Fałęckim. W latach 1945-49 wchodziły w skład Zjednoczenia Przemysłu Nieorganicznego. W 1950 zostały przekształcone w samodzielne przedsiębiorstwo Zakłady Sodowe Kraków Przedsiębiorstwo Państwowe. Wyodrębnione od 1951 r. Krakowskie Zakłady Sodowe podporządkowane zostały Centralnemu Zarządowi Przemysłu Chemicznego, zaś od 1958 roku Zjednoczeniu Przemysłu Nieorganicznego. W latach 1950-60 zakład znacznie rozbudowano (m.in. oddział kalcynacji, nowe obiekty energetyczne). Proces wytwarzania sody udoskonalono w latach 60. Do produkcji wprowadzono nowy asortyment (m.in. 50-procentowy ług kaustyczny, kaustyk łamany, węglan wapnia, sodę kaustyczną, płatkowaną i kalcynowaną, kredę szlamowaną). Produkty zakładów wysyłano m.in. do ZSRR, Czechosłowacji i na Węgry, a także do Argentyny, Brazylii, Hiszpanii i RFN. W 1972 roku uruchomiono nowy oddział chlorku wapnia. Od 2. połowy lat 70. XX wieku ze względu na ogromną uciążliwość dla środowiska naturalnego Krakowa (zanieczyszczone pobliskie rzeki Wilga i Wisła, składowiska odpadów – „Białe Morza”) mieszkańcy miasta i społeczny ruch ekologiczny domagały się likwidacji zakładów lub zmiany profilu ich produkcji. Na początku 1984 roku podpisano porozumienie z ministerstwem przemysłu chemicznego i lekkiego, dotyczące likwidacji zakładów do 31 XII 1990. W tym czasie pojawiła się koncepcja zmiany profilu produkcji (płynne środki do prania, tworzywa sztuczne oraz tylozyna), negatywnie oceniona przez Polski Klub Ekologiczny Oddział w Krakowie. Komisja Ochrony Środowiska Rady Narodowej miasta Krakowa utrzymała w mocy decyzję o całkowitej likwidacji zakładów. W 1989 roku zakłady postawiono w stan likwidacji, a do roku 1996 wyburzono budynki przemysłowe i zrekultywowano teren dawnych zakładów, przeznaczając je na cele handlowo-usługowe [Kalisiewicz 2000; Jan Paweł II 2005; Gliniak, Sobczyk 2012]. 50 5.3. Budowa geologiczna Składowiska byłych Krakowskich Zakładów Sodowych znajdują się w mezoregionie Pomostu Krakowskiego (512.33), który znajduje się we wschodniej części makroregionu Bramy Krakowskiej (prowincja Karpaty Zachodnie z Podkarpaciem Zachodnim i Północnym) – ryc. 15 [Kondracki 2011]. Podłoże geologiczne omawianego terenu stanowią mezozoiczne skały węglanowe. Osady z okresu górnej jury są przykryte warstwowanymi iłami mioceńskimi. Najstarsze osady iłołupków warstw wielickich mają miąższość kilku metrów i są silnie pofałdowane przez ruchy orogenezy alpejskiej. Wskaźnik pęcznienia iłołupków zawiera się w przedziale 0,5÷1,0%. Młodsze osady mioceńskie stanowią iły pylaste i gliny pylaste, których zwięzłość wzrasta wraz z głębokością (od stanu plastycznego do półzwartego) [Kondracki 2011; Marks i in. 2012]. Ryc. 15. Budowa geologiczna terenu składowisk odpadów byłych Krakowskich Zakładów Sodowych „Solvay” [Kondracki 2011; Marks i in. 2012, zmienione] 51 Utwory miocenu przykryte są czwartorzędowymi utworami aluwialnymi. Aluwia wchodzące w skład niskiego tarasu rzeki Wilgi mają miąższość 4÷8 m. Składają się ze spoistych glin i namułów organicznych oraz gruntów sypkich. Grunty sypkie stanowią zawodnione piaski gliniaste i średnie z wkładkami pospółek i żwirów. Strop utworów czwartorzędowych, przykryty osadami z Zakładów Sodowych, ma charakter zestalonego gruntu o parametrach chudego betonu [Sroczyński 2008; Kupiec, Mleczko 2012; Marks i in. 2012]. Przekrój geologiczny przez dolinę Wilgi przedstawiono na ryc.16. Ryc. 16. Przekrój geologiczno-inżynierski przez dolinę rzeki Wilgi i kompleks osadników pod Centrum Jana Pawła II [Sroczyński 2008, zmienione] 5.4. Warunki geotechniczne Na potrzeby sporządzenia planu zagospodarowania przestrzennego w 2007 roku powstała rejonizacja warunków geologiczno-inżynierskich i geotechnicznych (ryc. 17). Mapa rejonizacji zawiera łącznie 20 stref i podstref o różnych kierunkach zagospodarowania. Ponadto rejony podzielono na strefy rodzime i antropogeniczne (tereny byłych składowisk Zakładów Sodowych) [Sroczyński i in. 2007]. Osadniki wchodzące w skład składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych zostały zaliczone do nadpoziomowych budowli hydrotechnicznych. Zgodnie z projektem eksploatacyjnym składowisk skarpy formowane były z materiału odpadowego o uziarnieniu powyżej 0,5 mm, natomiast wypełnienie stanowiły półpłynne szlamy poprodukcyjne. Ocena stateczności nieczynnych składowisk w głównej mierze opiera się na stosunkach wodnych 52 w ich wnętrzu. Składowiska byłych Zakładów Sodowych po zakończeniu eksploatacji uległy znacznemu przesuszeniu. Procesy te poprawiają warunki stateczności budowli. Dodatkowo uwzględniając pokrywę roślinną na skarpach osadników, można uznać składowiska za budowle bezpieczne [Jeż 2008; Sroczyński 2008; Sroczyński i in. 2007]. Ryc. 17. Rejonizacja warunków geologiczno-inżynierskich [Sroczyński i in. 2007, zmienione] 5.5. Hydrografia i hydrogeologia Przez obszar, na którym znajdują się osadniki, przepływa rzeka Wilga, prawy dopływ Wisły. Jej długość od źródła wynosi 22 km (11,5 km w obszarze Krakowa). Źródła rzeki znajdują się na stokach Chorągwicy. Od Borku Falęckiego Wilga prowadzi silnie 53 zanieczyszczone wody (m.in. ścieki z uzdrowiska w Swoszowicach oraz zanieczyszczenia pochodzące z osadników dawnych zakładów sodowych Solvay). Odcinek ujściowy został skrócony i obwałowany ze względu na cofkę stopnia wodnego Dąbie. Średni przepływ wody w Wildze wynosi 1,3 m 3 ∙s - 1 . Maksymalne przepływy występują w okresie wiosenno-letnim, a minimalne w okresie jesienno-zimowym. W przeszłości rzeka posiadała połączenia z licznymi stawami rybnymi w Łagiewnikach, które zasilała świeżą wodą [Kalisiewicz 2000; Gliniak i in. 2014b]. Pierwszy ciągły poziom wodonośny w obrębie składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych znajduje się w utworach czwartorzędowych. Głębokość zwierciadła wód gruntowych waha się w granicach 1÷2 m poniżej naturalnej powierzchni terenu. Stopień zanieczyszczenia tych wód jest silnie uzależniony od opadów atmosferycznych. Wewnątrz składowisk nie występuje stały poziom wodonośny. Bryły osadników są poprzecinane szczelinami sączeniowymi, którymi woda opadowa infiltruje do podłoża osadników. Odcieki z terenu składowisk wykazują silne zasolenie oraz mineralizację. W próbkach wody pobranej spod osadników oznaczono 22 g∙dm-3 substancji rozpuszczonej, 12,7 g∙dm-3 chlorków, 0,9 g∙dm-3 siarczanów, 4,5 g∙dm-3 jonów wapnia i 0,2 g∙dm-3 jonów magnezu. Znaczna mineralizacja wód odciekowych wykazuje agresywność siarczanową względem betonu [Gaszyński i in. 2006; Sroczyński 2008]. Na podstawie analizy mapy obszarów głównych zbiorników wód podziemnych stwierdzono, że obszar składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych znajduje się poza wyznaczonymi zbiornikami tych wód. Zbiorniki wód gruntowych występują tutaj w postaci wód zawieszonych w soczewkach piasków i sączeń śródglinowych na różnej głębokości. Na omawianym terenie nie występują czwartorzędowe zbiorniki wód podziemnych [Kleczkowski 1990]. Badania wymywalności anionów z wierzchnich warstw składowisk odpadów byłych Krakowskich Zakładów Sodowych przeprowadzili Wójcik i Zawadzki w 2011 roku na najmłodszym kompleksie stawów osadowych. W pobranych próbkach oznaczono zawartość węglanów w suchej masie oraz pH, przewodnictwo elektrolityczne oraz stężenia jonów fluorkowych, chlorków, azotanów, fosforanów i siarczanów w wyciągu wodnym. W trakcie badań przygotowawczych autorzy oznaczyli także zawartość węglanu wapnia w próbkach, stwierdzając, że jego koncentracja w materiale osadowym zawiera się w przedziale 24÷94%. W większości próbek zbadany odczyn był silnie zasadowy. Analiza wyników oznaczeń przewodności elektrolitycznej wykazała jej silną zależność od zawartości jonów chlorkowych i siarczanowych w roztworze. Badanie wymywalności poszczególnych anionów wykazało, że 54 zjawisko to zachodzi najintensywniej w przypadku jonów siarczanowych. Zmienia się ona w szerokim zakresie 8,5÷1240 mg∙kg-1 s.m. i wzrasta wraz z głębokością. Tak duża zawartość jonów siarczanowych została dodatnio skorelowana z występowaniem gipsów w materiale osadowym. Znacznie mniejszą wymywalnością, w zakresie 4,7÷73,8 mg∙kg-1 s.m., odznaczają się jony chlorkowe. Zawartość chlorków w badanym materiale wzrastała wraz z głębokością pobrania próbek. Jest to spowodowane dobrą rozpuszczalnością soli tego pierwiastka w kwaśnych wodach opadowych i infiltracją w głąb osadników. Oznaczenie wymywalności azotanów, fluorków i fosforanów w większości analizowanych przypadków dało wyniki na granicy oznaczalności metody. Pojedyncze odchylenia dla omawianych jonów wynoszą odpowiednio 220 mg∙kg-1 s.m i 5 mg∙kg-1 s.m. [Wójcik, Zawadzki 2011]. 5.6. Warunki klimatyczne Składowiska odpadów byłych Krakowskich Zakładów Sodowych znajdują się na obszarze śląsko-krakowskiej krainy klimatycznej, o wyżynnym typie mikroklimatu [Romer 1949]. Hess [1974] zalicza te tereny do regionu występowania mezoklimatu teras wyższych dna doliny Wisły. Średnia roczna temperatura powietrza wynosi 8,3°C. Najniższe temperatury odnotowywane są w styczniu, a najwyższe w lipcu. Średnia roczna suma opadów z wielolecia 1901-2000 wynosi 665 mm. Maksimum opadów przypada na lipiec (około 100 mm), natomiast najsuchszymi miesiącami są styczeń i luty (około 30 mm opadu). Średnia liczba dni z opadem wynosi 170 dni w roku, przy czym burze odnotowuje się przez 30 dni (ryc. 18). Ryc. 18. Rozkład średnich miesięcznych temperatur i sum opadów z wielolecia 1901-2000 na obszarze byłych Krakowskich Zakładów Sodowych „Solvay” [opr. wł.] 55 Warunki anemologiczne panujące na rozpatrywanym obszarze odznaczają się przewagą wiatrów zachodnich i południowo-zachodnich (ryc. 19). Średnia roczna prędkość wiatru wynosi 1,9 m∙s-1. Najsilniejsze ruchy mas powietrza na terenie składowisk odnotowywane są w miesiącach marcu i kwietniu, a najsłabsze w sierpniu i wrześniu. Wiatr silny (v > 10 m∙s-1) występuje przeważnie w okresie zimowym, średnio 20 dni w roku. Cisze występują średnio 109 dni w roku. Ryc. 19. Średnioroczny rozkład kierunków wiatru w procentach na obszarze byłych Krakowskich Zakładów Sodowych „Solvay” [opr. wł.] Zachmurzenie nad badanym terenem wynosi około 68% w ciągu roku, a liczba dni bezchmurnych to zaledwie 30. Średnie roczne usłonecznienie obszaru składowisk wynosi 1523,4 godzin dla okresu wegetacyjnego o długości 222 dni. Liczbę dni z pokrywą śnieżną szacuje się na 65 [Kuczmarski 1982; Obrębska-Starklowa i in. 1997; Matuszko 2007]. 5.7. Przeprowadzone prace rekultywacyjne i aktualny stan przyrodniczy obiektu Przeprowadzona w latach 1989-1992 rekultywacja techniczna terenów, na których deponowano odpady poprodukcyjne z Krakowskich Zakładów Sodowych, swoim zasięgiem objęła obszar około 90 ha. Polegała ona głównie na niwelacji grobli oddzielających poszczególne baseny, wzmocnieniu skarp i wykonaniu warstwy ochronnej z materiału glebowego obsianego mieszanką traw. W trakcie prac zużyto 35 tys. m3 materiałów wzmacniających skarpy (żużel wielkopiecowy, przepalony kamień wapienny) oraz 150 tys. m3 gleby [Sanecki 1994]. 56 Badania pokrywy rekultywacyjnej wykonane przez Boronia i in. [2000] zostały przeprowadzone w trzech kompleksach stawów osadowych (ryc. 20). Analizowane kompleksy odznaczają się bardzo zróżnicowaną objętością składowanych odpadów i wysokością względna analizowanych obiektów. Poszczególne kompleksy stawów osadowych różnią się także przeprowadzonymi zabiegami rekultywacji technicznej oraz biologicznej (m.in. częściowe lub całkowite przykrycie koron osadników materiałem glebowym, zastosowanie hydroobsiewu). Materiał użyty do rekultywacji (głównie gliny i piaski gliniaste) pochodzi z różnych regionów Krakowa, ponieważ były to warstwy nadkładowe gruntu, usuwane podczas prac budowlanych. Badania materiału osadowego pod warstwą rekultywacyjną wykazały uziarnienie pyłu zwykłego (tab. 2) z miejscowymi zaburzeniami jednorodności materiału, wynikającego z niestałości składu nadawy kierowanej z Zakładów na składowiska. Niska gęstość objętościowa osadów (<1 g∙cm-3) świadczy o mikroagregatowej budowie warstw występujących w obrębie składowiska, co powoduje ograniczenie podsiąku kapilarnego i zmniejszenie dostępności wód gruntowych dla roślin, a także sprzyja tworzeniu się zbitych warstw, ograniczających możliwości prawidłowego rozwoju systemu korzeniowego roślin. Gęstość objętościowa pokrywy rekultywacyjnej nie odbiega od średnich wartości przyjętych dla gruntów mineralnych na terenie Krakowa. Wartości odczynu na powierzchni warstwy rekultywacyjnej kształtowały się w zakresie obojętnym, wzrastając z głębokością do zakresu silnie alkalicznego. Materiał osadowy odznaczał się także wysokimi wartościami przewodnictwa elektrolitycznego, które wynikają z właściwości osadów posodowych i maleją z czasem upływającym od zakończenia użytkowania [Boroń i in. 2000; Gliniak, Sobczyk 2012]. W 2006 roku Pośpiech i Skalski przeprowadzili badania zbiorowisk roślinnych po przeprowadzonym procesie rekultywacji biologicznej. Wykazały one procesy naturalnej sukcesji roślin zielnych i drzew (tab. 3). Najstarszy I kompleks osadników jest porośnięty roślinnością zielną i trawiastą. Odznacza się największym udziałem drzew tworzących skupiska. Do głównych gatunków drzew występujących w tym kompleksie należą: brzoza, topola, osika, wierzba, klon, lipa i dąb szypułkowy. II kompleks stawów osadowych ze względu na długie użytkowanie został obsiany mieszanką traw i motylkowych (głównie nostrzyk biały). Na uwagę zasługuje osadnik nr 18 (III kompleks), który nie został zrekultywowany. Wystąpiła tu naturalna sukcesja samosiewów brzozy i olszy [Pośpiech, Skalski 2006]. 57 Ryc. 20. Rozmieszczenie kompleksów osadników byłych KZS ”SOLVAY” w Krakowie [Boroń i in. 2000, zmienione] W trakcie funkcjonowania zakładów (lata 70. XX wieku) prowadzono prace nad wyodrębnieniem gatunków roślin do rekultywacji biologicznej stawów osadowych. Oprócz walorów estetycznych roślin duży nacisk kładziono na ich wymagania klimatyczno-glebowe oraz odporność na stres wywołany niekorzystnymi warunkami podłoża gruntowego. Po zastosowaniu intensywnego nawożenia najlepsze wyniki uzyskały następujące rośliny: − drzewa: brzoza brodawkowata, wierzba biała, topola, − krzewy: oliwnik wąskolistny, rokitnik zwyczajny, forsycja pośrednia, głóg dwuszyjkowy [Nagawiecka i in. 1980]. 58 59 Nr kompleksu 24,0-27,5 1990 18 82 11,0-12,5 1990 50 27 45 16 17 21 25 odpad posodowy 48 27 22 odpad posodowy 25 23 40 48 30 21 Gęstość objętościowa 0,69 1,12 0,92 0,87 0,92 0,83 0,88 0,67 0,72 0,69 1,02 0,98 [cm] [g∙cm-3] 15 odpad posodowy, żużel, nieprzepalony kamień wapienny Składowane odpady 25 400 10,0-14,0 1970 Powierzchnia 130 Zakończenie eksploatacji [rok] Miąższość badanej warstwy 14 6 3 2 [m] pH H2O 8,30 9,23 9,34 pH KCl 9,45 8,27 8,33 9,45 9,28 9,38 8,67 12,37 12,23 9,24 8,73 8,34 9,11 10,33 9,54 8,70 12,10 12,45 8,20 9,55 10,20 Przewodnictwo elektrolityczne 4,60 3,97 2,45 2,92 3,11 3,22 2,10 2,35 4,95 2,65 2,21 2,45 1 14 15 20 15 13 5 9 12 18 20 30 [mS∙cm-1] [cm] 1,51 0,97 płz płz gsp 1,18 1,41 1,31 płz gsp 1,25 1,88 1,64 1,44 1,12 1,31 1,23 [g∙cm-3] gc gc pgl pgl gl pg gl Gatunek gleby wg BN-78/9180-11* 6,5 7,1 7,1 6,9 7,4 7,2 7,6 7,8 7,2 7,3 7,0 6,9 7,5 7,6 8,4 7,0 7,3 7,1 6,5 7,2 7,4 7,1 7,7 7,2 * gl – glina lekka, gc – glina ciężka, gsp – glina średnia pylasta, pg – piasek gliniasty, pgl – piasek gliniasty lekki, pł – pył zwykły III II I Nr osadnika 1 Wysokość względna [tys. m2] Gęstość objętościowa Materiał nadkładowy pH H2O Materiał osadowy pH KCl Cechy ogólne kompleksu Miąższość badanej warstwy Tabela 2. Charakterystyka i właściwości fizykochemiczne kompleksów osadników [Boroń i in. 2000, zmienione] 1,69 0,42 1,26 1,32 0,52 0,48 2,66 3,20 0,98 0,75 0,24 0,17 [mS∙cm-1] Przewodnictwo elektrolityczne Tabela 3. Charakterystyka biochemiczna kompleksów osadników [Pośpiech i Skalski 2006, P K [mg∙dm-3] I 1755 66 21 270 II 3900 95 22 93 III 4000 80 27 120 − trzcinnik piaskowy, − bylica pospolita, − perz właściwy, − ostrożeń polny, − koniczyna biała, − mniszek pospolity, − bodziszek łąkowy. − trzcinnik piaskowy, − nostrzyk, − lucerna siewna, − bylica pospolita, − wrotycz pospolity, − nawłoć kanadyjska. − trzcinnik piaskowy, − brzoza brodawkowata, − topola biała. dwa gatunki dominujące płaty gęsto porośnięte roślinnością 0,4 kilka gatunków dominujących płaty gęsto porośnięte roślinnością 0,5 kilka gatunków dominujących równomierna pokrywa roślinna 0,2 Średnia wysokość porostu N Stopień pokrycia terenu przez rośliny Ca Zróżnicowanie gatunkowe Zawartość Gatunki dominujące Kompleks zmienione] [m] 5.8. Plany i koncepcje zagospodarowania przestrzennego 5.8.1. Miejscowy plan zagospodarowania terenów w rejonie ul. Zakopiańskiej – KZS „Solvay” Pierwotny plan zagospodarowania przestrzennego terenów po zamkniętych Krakowskich Zakładach Sodowych został zatwierdzony w 1994 roku uchwałą Rady Miasta Krakowa. Autorzy opracowania podzielili ówczesne tereny zakładów na trzy główne obszary (A, B, C) o różnym kierunku zagospodarowania (ryc. 21, 22). Obszar A, obejmujący teren pętli tramwajowej Borek Fałęcki oraz obecne centrum handlowe Solvay Park, miał przeznaczenie pod niską zabudowę jedno- i wielorodzinną. Ze względu na brak zainteresowania ze strony mieszkańców oraz uciążliwość ruchu samochodowego w późniejszych latach tereny obszaru A przeznaczono pod inwestycje niemieszkaniowe [Biuro Rozwoju Krakowa 1994]. 60 Ryc. 21. KZS „SOLVAY” – Miejscowy szczegółowy plan zagospodarowania terenów w rejonie ul. Zakopiańskiej [Biuro Rozwoju Krakowa 1994, zmienione] 61 Obszar B, obejmujący tereny Krakowskich Zakładów Sodowych, stanowił teren najprostszy do zagospodarowania terenu. Wydzielenie obszaru obejmowało swoim zasięgiem obiekty zakładowe oraz infrastrukturę towarzyszącą. Na mocy porozumienia władz Krakowa z władzami Polskiej Rzeczpospolitej Ludowej budynki produkcyjne miały zostać zburzone, a teren uprzątnięty z gruzu i pozostałości po funkcjonowaniu Zakładów. Proces likwidacji Zakładów przebiegał kilkuetapowo i trwał 6 lat (oddanie terenów do użytku miało miejsce w 1996 roku). Po wyburzeniu Zakładów obszar stał się betonowym placem, który czekał na zagospodarowanie. Ze względu na bardzo dobrą dostępność komunikacyjną tego obszaru podjęto decyzję o budowie kompleksu handlowego dla mieszkańców południowego Krakowa. Teren o powierzchni 17 ha zajmuje otwarty w 1998 roku Park Handlowy Zakopianka. Było to jedno z pierwszych przekształceń zakładów przemysłowych w przedsięwzięcie gospodarcze w południowej Polsce. Od samego początku teren Parku był bardzo wyjątkowy, głównie ze względu na odtworzenie pierwotnego kształtu komunikacji oraz plan otwarcia jednego z największych parkingów w Krakowie na 2200 miejsc. Obecnie na terenie Parku działa kilka spółek handlowych oraz kinowy multipleks [Biuro Rozwoju Krakowa 1994]. Plan zagospodarowania przestrzennego zakładał również poprawę komunikacji ul. Zakopiańskiej z powstającym osiedlem mieszkaniowym Nowy Kurdwanów. Plany przebudowy ulic miały także na celu odciążenie ul. Kamieńskiego, która stanowi fragment drugiej obwodnicy Krakowa. Założenia oparto na poszerzeniu istniejących ulic oraz budowie linii tramwajowej w ciągu ulic Jugowickiej, Podmokłej i Herberta. Zakładano, że rozbudowa komunikacji pozytywnie wpłynie na dostępność trzeciego i największego obszaru objętego planem zagospodarowania w 1994 roku [Biuro Rozwoju Krakowa 1994]. Obszar C, teren dzisiejszych składowisk odpadów poprodukcyjnych, stanowił największe wyzwanie dla twórców planu zagospodarowania. Obecność trzech kompleksów stawów osadowych, wypełnionych szlamami z produkcji sody w Zakładach, była przyczyną podjęcia decyzji o zamknięciu Zakładów. Ze względu na dużą uciążliwość basenów dla otoczenia na początku 1990 roku zrekultywowano najstarszy osadnik, przykrywając go ziemią z pobliskich placów budowy. Bardzo trudne warunki siedliskowe nie zostały uwzględnione przez twórców planu zagospodarowania, choć koncepcja wydaje się logiczna. Autorzy planu postanowili całe otoczenie osadników przeznaczyć pod urządzoną zieleń parkową, która miała stanowić barierę izolacyjną dla wystąpienia ewentualnych katastrof osadników. Według planu rzeka Wilga miała zostać uregulowana i zaopatrzona w niewielki zalew kąpielowy z piaszczystą plażą. Tereny między osadnikami a linią kolejową oraz korona najstarszego osadnika miały przeznaczenie rekreacyjno-sportowe. Podobnie planowano zagospodarować 62 osadnik przy dzisiejszej ul. Totus Tuus. Korony pozostałych osadników ze względu na brak przeprowadzenia pełnego procesu rekultywacji nie uzyskały konkretnego przeznaczenia, jednak w planie zapisano, że na tych obszarach zagospodarowanie należy starannie przeprowadzić. Całość planu zagospodarowania obszaru C dopełniło kilka parkingów i terenów usług komercyjnych zlokalizowanych przy ul. Podmokłej, Herberta i Witosa [Biuro Rozwoju Krakowa 1994]. W trakcie prac nad planem zagospodarowania przestrzennego terenów po Zakładach Sodowych wyznaczono kilka punktów i linii widokowych z koron osadników. Miejsca te były zlokalizowane w północnych i południowych narożach każdego kompleksu. Celem utworzenia miejsc widokowych była próba wyeksponowania widoków na tereny Pogórza Wielickiego oraz stworzenie panoramy na tereny, gdzie zamierzono stworzyć nowe Sanktuarium Miłosierdzia Bożego w Łagiewnikach [Biuro Rozwoju Krakowa 1994]. 5.8.2. Koncepcja zagospodarowania terenów KZS „Solvay” Po zakończeniu prac rekultywacyjnych terenów byłych Krakowskich Zakładów Sodowych „Solvay” w 1994 r. obszar, na którym znajdują składowiska odpadów, pozostał niezagospodarowany. Miasto Kraków ze względu ekologiczne zagrożenie mogące wystąpić podczas likwidacji składowisk nie było w stanie wygospodarować środków pieniężnych na rekultywację tego terenu. Sytuacja zaczęła ulegać zmianie po roku 2000, kiedy Polska rozpoczęła przygotowania przedakcesyjne do struktur unijnych. Korzystając z możliwości, jakie niosło wejście Polski do Unii Europejskiej, Instytut Rozwoju Miast w Krakowie w 2003 r. opracował koncepcję zagospodarowania przestrzennego i rewitalizacji obszaru C z planu zagospodarowania przestrzennego z 1994 roku. W swoim projekcie Instytut proponował, aby pozyskać środki na realizację ze Zintegrowanego Programu Rozwoju Regionalnego oraz Funduszy Norweskich [Instytut Rozwoju Miast 2004]. Głównym celem stworzenia projektu była realizacja przedsięwzięć zmniejszających różnice społeczne i ekonomiczne w obrębie Europejskiego Obszaru Gospodarczego. Tereny składowisk poprodukcyjnych Zakładów Sodowych spełniały większość kryteriów stawianych projektom Lokalnych Programów Rewitalizacji: − rewitalizacja historycznych obiektów miejskich, − budowa i rozbudowa publicznych i niekomercyjnych instytucji kultury o znaczeniu europejskim, 63 − budowa, rozbudowa, odnowa i adaptacja infrastruktury kulturowej w miejscach o symbolicznym znaczeniu dla polskiej historii, − tworzenie stref rekreacji dziecięcej. Propozycja Lokalnego Programu Rewitalizacji, stworzona przez Instytut Rozwoju Miast, objęła obszar wszystkich stawów osadowych oraz dolinę rzeki Wilgi (od autostrady A4 – południowa obwodnica Krakowa – do ulicy Zakopiańskiej – fragment drogi krajowej nr 7). W propozycji planu zagospodarowania wydzielono cztery główne podobszary, uwzględniające skomplikowany charakter i właściwości terenu [Instytut Rozwoju Miast 2004]: 1. tereny osadników nr 1-6 pomiędzy linią kolejową a rzeką Wilgą, 2. teren osadnika nr 19 mieszczącego się między Wilgą a ulicą Herberta, 3. teren doliny rzeki Wilgi, 4. tereny położone wzdłuż linii kolejowej Kraków – Zakopane. Realizację projektu podzielono na dwa etapy. Pierwszy etap (lata 2005-2006) miał obejmować zadania pilotażowe i obligatoryjne. Podokres realizacji zadań fakultatywnych przypadał na lata 2007-2013 (etap II). Opierając się na planie zagospodarowania przestrzennego z 1994 roku, tereny stawów osadowych włączono w system urządzeń rekreacji czynnej i biernej oraz towarzyszących im usług i urządzeń. Obszar o powierzchni 32 ha podzielono na 5 części, uwzględniając ich położenie względem sąsiadujących obiektów przestrzennych (tab. 4). Zaprojektowana koncepcja otrzymała roboczą nazwę „Białe Morza”, a jej zasięg przedstawiono na ryc. 22 [Instytut Rozwoju Miast 2004]. Tabela 4. Bilans terenów wchodzących w skład Zespołu Parkowego „Białe Morza” [Instytut Rozwoju Miast w Krakowie 2004, zmienione] Powierzchnia Nazwa parku [tys. m2] [%] Park Kontemplacji 71,5 22,40 Park Rekreacyjno-Sportowy 85,0 26,63 Park Kultury 81,5 25,53 Park Rzeki Wilgi 41,1 12,88 Park Wypoczynku 40,1 12,56 Łącznie 319,2 100,00 64 65 KZS "Solvay". W nawiasach podano rok publikacji [opr. wł.] Ryc. 22. Zestawienie zasięgu miejscowych planów (MPZP) i koncepcji zagospodarowania przestrzennego terenów byłych składowisk odpadów Pierwszy obszar położony w północnej części analizowanego terenu stanowił Park Kontemplacji. Jego powierzchnia wynosiła 7 ha. Park miał być przeznaczony jako miejsce spacerów i odpoczynku dla pielgrzymów odwiedzających Sanktuarium Miłosierdzia Bożego w Łagiewnikach. Część środkowa obszaru, o powierzchni 9 ha, została przeznaczona pod Park Rekreacyjno-Sportowy. Funkcjonalność Parku została oparta na aktywnych formach wypoczynku, którym miały służyć różne obiekty infrastruktury sportowej, wkomponowane w urządzoną zieleń. Do ważniejszych obiektów sportowych można zaliczyć ścieżki zdrowia, place zabaw, ogródki gimnastyczne, boiska, korty i zaplecze socjalno-magazynowe. W zachodniej części obszaru zaproponowano utworzenie Parku Wypoczynku (o powierzchni 4 ha), w którym miały się znajdować pola biwakowe, hotele, dom pielgrzyma oraz infrastruktura usługowa. Pomiędzy linią kolejową a doliną Wilgi (południowy obszar koncepcji) zaprojektowano Park Kultury. Duży 8-hektarowy teren postanowiono przeznaczyć dla miłośników kultury i sztuki, związanej z Zakładami Sodowymi i rewitalizacją. Całość koncepcji zagospodarowania dopełniał wijący się między wspomnianymi parkami Park Rzeki Wilgi. Biegnący wzdłuż brzegów uregulowanej rzeki teren miał zostać wyposażony w trasy spacerowe i ścieżki rowerowe łączące poszczególne elementy projektu, a także stanowić korytarz ekologiczny dla zwierząt [Instytut Rozwoju Miast 2004]. Powiązania funkcjonalno-przestrzenne projektu zakładały integrację projektu z istniejącymi i projektowanymi obiektami przestrzeni miejskiej. Największe zmiany komunikacyjne zaprojektowano wzdłuż wschodniej granicy Parku Handlowego Zakopianka. Opierając się na planach infrastruktury Urzędu Miasta Krakowa, zaproponowano bezpośrednie połączenie Parku Kontemplacji i Rekreacyjno-Sportowego z zaplanowanym przystankiem szybkiej kolei aglomeracyjnej oraz stworzenie kładki łączącej Parki bezpośrednio z terenami przeznaczonymi pod budowę powstającego Sanktuarium Miłosierdzia Bożego. Wewnętrzny układ komunikacyjny, obejmujący drogi technologiczne i istniejący stalowy most nad Wilgą, uzupełniono o bezkolizyjne przejście podziemne z terenu Parku Kultury do budynku P. H. Zakopianka [Instytut Rozwoju Miast 2004]. Autor opracowania wykorzystał propozycję kompozycji przestrzennej, zawartą w planie zagospodarowania przestrzennego z 1994 roku. W wyniku analiz przestrzeni objętej obszarem projektu autor uwzględnił w swoim projekcie istniejące obiekty infrastruktury. Zwrócił uwagę na takie elementy, jak ukształtowanie terenu, trasa koryta rzeki Wilgi, stalowy most nad Wilgą, pozostałości z przyczółka kładki nad linią kolejową z dawnych Krakowskich Zakładów Sodowych. Omawiana propozycja zagospodarowania przestrzennego terenu składowisk byłych KZS „Solvay” zawiera istniejące osie kompozycyjno-przestrzenne, 66 wyznaczone przez Kopiec Kościuszki i wieżę nowego Sanktuarium „Miłosierdzia Bożego” w Łagiewnikach [Instytut Rozwoju Miast 2004]. Opisana powyżej koncepcja zagospodarowania przestrzennego terenów składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych stała się podstawą do opracowania nowej propozycji urządzenia wspomnianego obszaru przez autora niniejszej rozprawy. Zaprezentowana w rozdziale 8.2. koncepcja zagospodarowania przestrzennego została przygotowana zgodnie z wymogami obecnego ustawodawstwa, a także uwzględnia wyniki badań laboratoryjnych i terenowych opisanych w dalszej części dysertacji. 5.8.3. Miejscowy plan zagospodarowania przestrzennego obszaru „Białe Morza” Wstąpienie Polski do Unii Europejskiej w 2004 roku wywarło szereg niekorzystnych zmian dla procesów planowania przestrzennego w naszym kraju. Największym problemem, jaki pojawił się na kilka miesięcy przed akcesją, było uchwalenie ustawy o planowaniu i zagospodarowaniu przestrzennym. Sejm Rzeczpospolitej Polskiej w 2004 r. zmieniając dotychczasowe przepisy o planowaniu przestrzeni miejskiej, anulował wszystkie opracowane i obowiązujące do 2003 roku projekty zagospodarowania przestrzennego, nakazując jednocześnie stworzenie nowych i spójnych planów. Decyzja ta niekorzystnie odbiła się także na terenach należących do miasta Krakowa, ponieważ brak aktualnego planu doprowadził do chaosu urbanistycznego. Problem ten dotyczył także niezagospodarowanych terenów składowisk Krakowskich Zakładów Sodowych i został częściowo rozwiązany pod koniec 2012 roku przez uchwałę Rady Miasta Krakowa w sprawie miejscowego planu zagospodarowania przestrzennego „Białe Morza” [Uchwała RMK 2012]. Powstała koncepcja, podobnie jak propozycja Instytutu Rozwoju Miast [2004], obejmuje tylko tereny ograniczone Parkiem Handlowym Zakopianka, ulicami Herberta i Podmokłą (ryc. 22). Miejscowy plan zagospodarowania przestrzennego „Białe Morza” jest zdaniem autora rozprawy przygotowany pobieżnie i niedbale. Autorzy planu oparli się na nieobowiązującym planie zagospodarowania z 1994 roku oraz opisanej w poprzednim podrozdziale propozycji przeznaczenia terenów po dawnych składowiskach (ryc. 23). Obowiązujący plan zaktualizował przeznaczenie rekreacyjno-sportowe największego z trzech kompleksów stawów osadowych oraz podtrzymał przeznaczenie usługowe stawu nr 19 przy ul. Herberta. Tereny zalewowe rzeki Wilgi postanowiono otoczyć pasami zieleni urządzonej oraz częściowo zabudować. Analizując rysunek planu zagospodarowania, można zauważyć przeznaczenie blisko 25% powierzchni terenu pod inwestycje drogowe. 67 68 Ryc. 23. Miejscowy plan zagospodarowania przestrzennego obszaru „Białe Morza” [Biuro Planowania Przestrzennego UMK 2012, zmienione] Zastrzeżenie budzi lokalizacja przyspieszonej drogi głównej tuż obok Centrum Jana Pawła II, która zaburza układ ładu przestrzennego w rejonie Sanktuarium Miłosierdzia Bożego (fragment „Trasy Łagiewnickiej”). Dodatkowo przebieg drogi w tym miejscu wymusza zabudowę fragmentu rzeki Wilgi oraz utrudni istniejącą komunikację pomiędzy obiektami sakralnymi. Dodatkową wadą opracowania jest wydzielenie powierzchni usługowych bez możliwości budowy miejsc postojowych dla samochodów [Biuro Planowania Przestrzennego UMK 2012]. Miejscowy plan zagospodarowania przestrzennego oprócz elementów, które nie zostały do końca przemyślane przez twórców opracowania, ma kilka zalet. Po raz pierwszy w obowiązujących aktach zagospodarowania pojawiają się w tym obszarze strefy ochrony archeologicznej oraz wyniki analiz oddziaływania transportu na tereny po składowiskach odpadów KZS „Solvay”. Z rysunku planu wynika, że blisko 75% powierzchni terenu jest objęte narażeniem na hałas komunikacyjny, pochodzący od linii kolejowej oraz dróg miejskich (ryc. 24). A B Ryc. 24. Długookresowy średni poziom emisji hałasu (LDWN) na terenach KZS „Solvay”: A – drogi, B – linie kolejowe [Małopolska Infrastruktura Informacji Przestrzennej, zmienione] 69 Na obszarze objętym planem zagospodarowania zlokalizowano dwa stanowiska archeologiczne w sąsiedztwie ulicy Herberta. Plan zagospodarowania „Białe Morza” zawiera także szczegółowe wytyczne dotyczące zabudowy oraz projektowania infrastruktury, które są niezwykle istotne ze względu na problemy techniczno-ekologiczne związane z tym obszarem [Biuro Planowania Przestrzennego UMK 2012]. 70 6. Metodologia badań własnych W niniejszym rozdziale opisano metodologię badań terenowych i laboratoryjnych próbek materiału osadowego pobranego na terenie byłych składowisk Krakowskich Zakładów Sodowych. Wykonanie szczegółowych badań własnych miało na celu uszczegółowienie wiedzy z zakresu aktualnego stanu przyrodniczego i geochemicznego omawianego terenu. Uzyskane wyniki posłużyły do wykonania oceny planów i koncepcji zagospodarowania przestrzennego terenu byłych składowisk KZS „Solvay” oraz przygotowania autorskiej koncepcji wykorzystania i rozwoju tego obszaru. 6.1. Pobieranie próbek Prace terenowe na terenie składowisk odpadów KZS Solvay przeprowadził autor rozprawy w miesiącach lipcu i sierpniu 2012 roku. Zakres badań obejmował analizę laboratoryjną próbek materiału osadowego, pobranych za pomocą świdrów gleboznawczych, zgodnie z wytycznymi PN-R-04031:1997. W trakcie prac terenowych wykonano łącznie 82 wiercenia, każde o głębokości 150 cm i podzielone na pięć charakterystycznych warstw: 0÷30 cm, 30÷35 cm, 35÷70 cm, 70÷80 cm i 80÷150 cm. Z każdej strefy pobrano 2 próbki osadu do badań pH, PEW, wilgotności aktualnej i zawartości węglanów. W maju 2013 roku autor rozprawy pobrał próbki materiału osadowego z głębokości 0÷30 cm w 7 punktach, w 2 powtórzeniach zgodnie z PN-R-04031 [1997], w celu oznaczenia zawartości metali ciężkich w wierzchniej warstwie składowisk KZS „Solvay”. W tym samym roku w okresie od maja do września autor rozprawy pobrał próbki wody z rzeki Wilgi w 3 punktach pomiarowo-kontrolnych (PPK), w 2 powtórzeniach zgodnie z PN-EN ISO 5667:2008. Schemat pobierania próbek do badań przedstawiono na ryc. 25. Dodatkowo w latach 2011-2014 wykonywano dokumentację fotograficzną i fitosocjologiczną terenu składowisk. 71 72 Ryc. 25. Schemat pobierania próbek do badań na terenie byłych składowisk odpadów Krakowskich Zakładów Sodowych "Solvay" [opr. wł.] 6.2. Metodyka prac laboratoryjnych i terenowych Do pomiaru pH próbek wykorzystano przenośny pehametr firmy AZ-Instruments. W każdej próbce materiału wykonano dwa pomiary pH – w wodzie destylowanej i 1-molowym roztworze KCl. Zgodnie z PN-ISO 10390:1997 zalewano próbkę mineralną odpowiednim roztworem w stosunku wagowym gruntu do roztworu, równym 1:2,5. Odczytu pH dokonywano w trzech powtórzeniach po 3-godzinnym równoważeniu się próbki z roztworem. Pomiar przewodności elektrolitycznej właściwej przeprowadzono przy pomocy węgierskiego konduktometru typu OK-102/1 firmy Radelkis w próbkach mineralnych zalanych wodą destylowaną w stosunku wagowym 1:1 w trzech powtórzeniach. Aparat był zasilany prądem sieciowym o napięciu 220 V ±10% (40÷60 Hz). Napięcie pomiarowe wynosiło 0,2 V, zakres pomiarowy 0÷50 mS. Maksymalny błąd pomiarowy może wynosić ±2% w odniesieniu do wartości końcowej. Częstotliwość pomiarowa dla PEW 0÷500 mS wynosiła 80 Hz ±20%, a dla PEW 500÷1500 mS wynosiła 3 kHz ±20%. Aparat był wyposażony w elektrodę dzwonkową typu OK-902, składającą się z pierścieni platynowych, pokrytych czernią platynową. Działanie przyrządu jest następujące: napięcie oscylatora przyłożone jest do elektrod znajdujących się w naczyńku konduktometrycznym i do połączonego z nim szeregowo precyzyjnego, regulowanego opornika pomiarowego. Przez zmianę oporu pomiarowego ustala się zakres pomiarowy przyrządu. Napięcie z opornika pomiarowego dochodzi do układu rejestrującego poprzez wzmacniacz i prostownik [PN-ISO 11265:1997; Szczepaniak 2011]. Oznaczenie wilgotności aktualnej wykonano w pojedynczych powtórzeniach z wykorzystaniem metody wagowej, która polega na obliczeniu różnicy pomiędzy masą gleby po pobraniu oraz masą gleby po wysuszeniu. Polega ona na poborze z mierzonego materiału próbki i określeniu jej wagi w stanie pobrania i po wysuszeniu w temperaturze 105°C. Różnica wskazuje zawartość wilgoci w materiale. Jest to metoda bardzo dokładna. Wadą natomiast jest długie oczekiwanie na wyniki [PN-ISO 11465:1999; Bednarek i in. 2005]. Zawartość węglanów w pobranych próbkach mineralnych oznaczono za pomocą metody objętościowej Scheiblera. Polega ona na rozłożeniu próbki materiału za pomocą 10-procentowego roztworu kwasu chlorowodorowego i pomiarze objętości wydzielonego CO2. Otrzymany wynik porównuje się z ilością dwutlenku węgla wydzielonego z czystego węglanu wapnia w określonych warunkach mikroklimatycznych według wzoru (3) [Bednarek i in. 2005; Sobczyk 2014]: 73 CaCO3 [%]= a∙p∙0,1605 (3) c∙(273+t) gdzie: a – objętość wydzielonego CO2 [m3∙10-3, przeliczone na cm3], p – ciśnienie aktualne [Pa, przeliczone na mmHg], c – naważka gleby [kg, przeliczone na g], t – temperatura aktualna [K, przeliczone na °C]. Zgodnie z PN-ISO 10693:2002 każdy pomiar wykonywano w dwóch powtórzeniach, stosując naważkę gleby o masie nieprzekraczającej 2 g, ze względu na spodziewaną koncentrację węglanów w badanym materiale na poziomie >50%. Do pomiaru składu ziarnowego próbek materiału osadowego wykorzystano metodę areometryczną Casagrande'a w modyfikacji Prószyńskiego, stosowaną do określenia uziarnienia gleb. W tej metodzie oznacza się procentowy udział frakcji <0,1 mm w próbce gleby. Frakcje powyżej 0,1 mm rozdziela się na sitach o określonej średnicy oczek. Metody areometryczne polegają na pomiarze gęstości zawiesiny glebowej podczas sedymentacji cząstek gleby w stałej temperaturze. Do pomiaru gęstości wykorzystywany jest areometr Prószyńskiego, którego skala na podstawie różnicy dwóch kolejnych odczytów pozwala na określenie procentowej zawartości frakcji, osiadającej na dno cylindra w czasie oddzielającym te dwa odczyty. Czasy sedymentacji poszczególnych frakcji zależą od temperatury roztworu i wielkości ziaren. Prószyński uwzględniając te zależności, opracował 14 tablic charakteryzujących różne grupy granulometryczne. Tablice różnią się procentowym udziałem frakcji poniżej 0,02 mm. W celu dobrania odpowiedniej tabeli należy przeprowadzić orientacyjną analizę uziarnienia w 10-minutowym czasie sedymentacji. Z różnicy odczytów na areometrze zanurzonym w zawiesinie glebowej i w roztworze porównawczym określa się zawartość części spławialnych. Następnie należy wybrać odpowiednią tablicę i dokonać pięciu pomiarów gęstości w celu otrzymania dokładnego składu granulometrycznego badanej próbki gleby [PN-ISO 11277:2005; Bednarek i in. 2005]. Badania zawartości metali ciężkich (Cu, Zn, As, Cd, Cr, Ni, Pb) przeprowadzono techniką AAS. Próbki roztwarzano na mokro w systemie zamkniętym przy użyciu pieca mikrofalowego MLS 1200 firmy Mileston. Wielkość naważki oraz program do roztwarzania badanych osadów były zgodne z zaleceniami producenta mineralizatora. Masa naważki wynosiła około 0,25 g. Roztwarzanie próbek przeprowadzono z użyciem 10 cm3 wody królewskiej (HCl:HNO3 – 3:1) według 5-etapowego programu roztwarzania [PN-ISO 11466:2002]. W czterech kolejnych etapach mineralizacji (trwających 10 minut 74 każdy) stosowano następujące moce urządzenia [W]: 250, 400, 650 i 250. W piątym etapie mineralizacji wentylowano próbki przez 10 minut. Próbki po mineralizacji przenoszono ilościowo do kolbek miarowych o objętości 25 cm3 przy użyciu 1-molowego roztworu HCl. Zawartości metali oznaczono spektrometrem absorpcji atomowej Solar M6 z atomizerem płomieniowym [PN-ISO 11047:2001, Gliniak i in. 2014a]. Pomiary parametrów fizykochemicznych wody z rzeki Wilgi przeprowadzono w dwóch etapach. W pierwszym etapie – przed zabezpieczeniem próbki do analizy laboratoryjnej – mierzono temperaturę, pH i przewodność elektrolityczną (za pomocą pehametru i konduktometru firmy AZ-Instruments). Następnie, po przetransportowaniu próbek do laboratorium, za pomocą metody fotometrycznej oznaczono zawartość tlenu rozpuszczonego, BZT5, OWO, substancji rozpuszczonych, siarczanów, chlorków, związków azotu i fosforu [Gliniak i in. 2014b]. Kolejną metodą zastosowaną w pracy jest fitoindykacja geotechniczna, która należy do grupy badań terenowych, uwzględniających ekologiczne powiązania szaty roślinnej z podłożem gruntowym. Postępowanie przy ocenie danego terenu rozpoczyna się od oględzin badanego miejsca, celem ukształtowania poglądu na charakter szaty roślinnej znajdującej w jego granicach. Następnie obszar należy podzielić na strefy roślinności wyodrębniającej się z tła i odznaczające się jednakową intensywnością bodźców wzrokowych. Kolejnym krokiem postępowania jest szczegółowy opis szaty roślinnej występującej w danej strefie z uwzględnieniem interakcji środowiskowych w niej zachodzących. Ostatnim etapem oceny jest interpretacja sytuacji geotechnicznej na badanym obszarze (ryc. 26) [Gray i in. 1991; Jeż 2008]. 75 76 Ryc. 26. Diagram diagnostyczny do oceny sytuacji geotechnicznej w terenie na podstawie obrazu szaty roślinnej [Jeż 2008, zmienione] 6.3. Metodyka prac kartograficznych Na podstawie otrzymanych wyników laboratoryjnych sporządzono mapy rozkładu przestrzennego pHH2 O , przewodności elektrolitycznej właściwej, wilgotności aktualnej oraz zawartości węglanów (w % CaCO3) z wykorzystaniem metody krigingu zwyczajnego. Metoda ta należy do grupy geostatystycznych metod estymacji i pozwala na otrzymanie najlepszych, nieobciążonych liniowo oszacowań wartości analizowanej zmiennej zregionalizowanej. Danym (punktom pomiarowym) zlokalizowanym wewnątrz obszaru estymacji (obszar wyszukiwania nieznanych próbek) przydziela się wagi zwane współczynnikami. Współczynniki dobierane są w taki sposób, aby zminimalizować wariancję krigingu (średniokwadratowy błąd estymacji). W metodzie krigingu przypisuje się punktom poszczególne wagi na podstawie oszacowanych równań semiwariogramu. Metoda krigingu zwyczajnego opiera się na następujących założeniach: − dane wykazują izotropowość w każdym kierunku poszukiwania wartości ekstrapolowanych i znajdują się w swoim lokalnym sąsiedztwie, − suma wszystkich wag jest równa jedności, wówczas wszystkie wartości są równe stałej semiwariogramu [Cressie 1990; Niedoba 2013; Niedoba i Tumidajski 2012]. Weryfikację zastosowanej metody obliczeniowej krigingu przeprowadzono z wykorzystaniem algorytmu opisanego w pracy Sowiżdżała [2013]. Polega on na usuwaniu losowo wybranych, rzeczywistych wartości pomiarowych i przeprowadzeniu ponownego cyklu obliczeniowego. Po jego zakończeniu sprawdzano, czy wartości obliczone metodą krigingu zwyczajnego pokrywały się z wartościami laboratoryjnymi w zakresie ± 5%. Po stwierdzeniu zgodności danych walidacyjnych przystąpiono do opracowania map zmienności poszczególnych parametrów. Mapy zostały sporządzone na podstawie mapy topograficznej dzielnicy Kraków Podgórze w skali 1:2000 (stan na dzień 31.12.2013), w programach Surfer 11, QGIS Desktop 2.2.0, Global Mapper 13.0 i CorelDRAW X6. Opracowane mapy zostały zaprezentowane i omówione w rozdziale 8.2 niniejszej rozprawy. 77 6.4. Analiza planów zagospodarowania przestrzennego Do analizy planów zagospodarowania przestrzennego Krakowskich Zakładów Sodowych „Solvay” opracowano autorską klasyfikację punktową. Klasyfikację przeprowadzono w trzech kryteriach (ekonomicznym, społecznym i przyrodniczym), obejmujących łącznie 12 wskaźników (tab. 5). Dokonując wyboru poszczególnych kryteriów, kierowano się zagospodarowania cechami występującymi przestrzennego. we wszystkich planach Zestawienie wszystkich kryteriów i koncepcjach przedstawiono w tabeli 5. Do oceny stopnia nasilenia danej cechy użyto czterostopniowej skali punktowej: − 0 – brak występowania wskaźnika, − 1 – niski udział wskaźnika w obrębie analizowanego obszaru, − 2 – znaczący udział wskaźnika w obrębie analizowanego obszaru, − 3 – optymalny udział wskaźnika w obrębie analizowanego obszaru. Stopień nasilenia wskaźnika w przedziale 0-2 punkty został wyznaczony na podstawie procentowego udziału analizowanej powierzchni w całkowitej powierzchni objętej planem. Optymalny udział wskaźnika został przypisanym koncepcjom, w których wyznaczone wcześniej udziały procentowe pokrywały się z udokumentowanym zapotrzebowaniem na daną cechę terenu, wskazaną przez okolicznych mieszkańców i Urząd Miasta Krakowa (m. in. Raporty o stanie Miasta, Raporty o stanie i rozwoju turystyki, badania opinii publicznej w zakresie zagospodarowania terenów poprzemysłowych). 78 79 Wskaźnik Opis bioróżnorodność zwiększenie powierzchni terenów zadrzewionych i zakrzewionych, uwzględnienie warunków środowiskowych w planowaniu i przebudowie szaty roślinnej, ochrona istniejących korytarzy ekologicznych w obrębie inwestycji ochrona cieków przed zabudową i napływem zanieczyszczeń antropogenicznych poprzez wyznaczenie stref woda ochronnych i monitoring jakości wód powierzchniowych Przyrodnicze zabezpieczenie terenu przed przedostawaniem się pyłów pochodzących ze składowanych odpadów powietrze z wykorzystaniem trwałej zabudowy biologicznej terenu oraz technologii ograniczających pylenie w trakcie prowadzonych prac budowlanych zachowanie istniejącej struktury morfologicznej terenu, uwzględnienie biogeotechnicznych metod stabilizacji skarp teren składowisk, zapobieganie procesom erozji wodnej i wietrznej w obrębie inwestycji tworzenie nowych miejsc i obiektów o charakterze sportowym (np. korty, boiska, bieżnie) i rekreacyjnym sport i rekreacja (np. parki, ścieżki zdrowia) integracja z istniejącymi i planowanymi inwestycjami kulturalnymi w sąsiedztwie terenu składowisk (np. Centrum kultura Jana Pawła II, Park Handlowy „Zakopianka”) uwzględnienie walorów edukacyjnych w obrębie i sąsiedztwie planowanej inwestycji (np. możliwość obserwacji Społeczne sukcesji wtórnej na terenach skażonych, wykorzystanie rzeki Wilgi do prezentacji zjawisk towarzyszących edukacja procesowi samooczyszczania wód płynących, obserwacja procesów adaptacyjnych flory i fauny zasiedlającej tereny skażone) wyznaczenie terenów pod inwestycje zwiększające atrakcyjność turystyczną omawianego terenu (np. pola turystyka namiotowe, punkty widokowe, tereny parkowe, place zabaw) stworzenie wewnętrznych i zewnętrznych powiązań funkcjonalnych terenu z otoczeniem (np. drogi, chodniki, infrastruktura ścieżki rowerowe, parkingi) utworzenie nowych przystanków komunikacji zbiorowej w obrębie inwestycji (np. integracja terenu z Szybką komunikacja Koleją Aglomeracyjną), skomunikowanie obszaru z innymi częściami miasta Ekonomiczne wzrost atrakcyjności inwestycyjnej obszaru, wyznaczenie stref lokalizacji obiektów użyteczności publicznej gospodarka (np. bary, restauracje, wypożyczalnie sprzętu sportowego) poprawa ładu przestrzennego w obrębie i otoczeniu inwestycji (np. określenie dopuszczalnej wysokości i wyglądu przestrzeń budynków, ograniczenie zabudowy wielkokubaturowej, wytyczenie linii widokowych) Kryterium Tabela 5. Kryteria analizy planów zagospodarowania przestrzennego [opr. wł.] 7. Analiza wyników prac laboratoryjnych Badania laboratoryjne przeprowadzone przez autora rozprawy wykazały bardzo zróżnicowane warunki fizykochemiczne panujące na terenie byłych składowisk Krakowskich Zakładów Sodowych. W tabeli 6 zestawiono średnie wartości analizowanych parametrów fizykochemicznych występujących w obrębie poszczególnych warstw osadów zdeponowanych na składowiskach. Analiza tabeli pokazuje wyraźną tendencję wzrostu wartości pH, przewodności elektrolitycznej właściwej (PEW) oraz koncentracji węglanów wraz z głębokością. Badane próbki odznaczają się uziarnieniem ilastym lub pylastym i zasadowym odczynem (pHH 2O wynosi 8,51÷12,34). Alkaliczny odczyn podłoża jest dodatnio skorelowany z PEW wynoszącą średnio 7,25÷13,95 mS∙cm-1 przy wilgotności aktualnej podłoża na poziomie 60,87÷76,92%. Wysokim wartościom pH i PEW sprzyja odnotowana zawartość węglanów w zakresie 72,16÷83,69 % CaCO3. Tabela 6. Zestawienie średnich wartości wykonanych oznaczeń laboratoryjnych dla II i III kompleksu stawów osadowych w obrębie składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych „Solvay” [opr. wł.] Skład ziarnowy PN-EN ISO 14688:2006** H2O Przewodność elektrolityczna właściwa Wilgotność aktualna Zawartość węglanów Kompleks III PN-B 02480:1986* Kompleks II Głębokość Parametr pH [cm] [-] [-] [-] [-] [mS∙cm-1] [%] [% CaCO3] 0-30 30-35 35-70 70-80 80-150 0-30 30-35 35-70 70-80 80-150 П/G Ip IП Ip I GП IП I Ip I Msi/Fsi CL CL CL CL Fsi CL CL CL CL 8,51 10,47 9,99 11,46 12,28 8,40 10,45 10,00 11,57 12,34 8,91 10,87 10,39 11,86 12,68 8,80 10,85 10,40 11,97 12,74 7,25 9,03 11,89 12,72 13,95 7,82 9,10 12,01 12,75 13,84 76,48 71,06 71,21 60,87 72,56 76,92 71,19 71,42 61,01 72,41 72,16 75,96 78,45 81,01 83,73 72,96 76,42 78,29 81,10 83,69 KCl * П – pył, Ip – ił piaszczysty, I – ił, G – Glina [PN-B 02480:1986] ** Msi – pył średni, Fsi – pył drobny, CL – ił [PN-EN ISO 14688-2:2006] 80 7.1. Skład ziarnowy gruntu W wyniku przeprowadzonych wierceń badawczych w materiale osadowym, zdeponowanym na terenie składowisk odpadów byłych Krakowskich Zakładów Sodowych, stwierdzono występowanie naprzemianległych warstw o różnym składzie ziarnowym i stopniu konsolidacji. Badania przeprowadzone na próbkach luźnych i uwilgotnionych (ryc. 27) wykazały ich przynależność granulometryczną do iłów zwykłych z domieszką iłów ciężkich [PN-B 02480:1986]. Zgodnie z obowiązującą PN-EN ISO 14688 – Badania geotechniczne [2006] wierzchnie warstwy materiału osadowego zostały zaliczone do gruntów o drobnym uziarnieniu, charakterystycznym dla pyłów drobnych i średnich. W obrębie tej warstwy mogą występować dylatacje oraz przesuszenie materiału. Pozostałe, głębsze warstwy osadników, zostały sklasyfikowane jako grunty ilaste o bardzo drobnym uziarnieniu i różnej zawartości wilgoci [PN-EN ISO 14688-1:2006]. A B Ryc. 27. Próbki nieskonsolidowanego (A) i skonsolidowanego (B) materiału osadowego pobranego do badań z terenu składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych "Solvay" [fot. wł.] 81 7.2. Analiza rozkładu przestrzennego pH, przewodności elektrolitycznej właściwej i wilgotności aktualnej Wyniki pomiarów pHH O , 2 przewodności elektrolitycznej właściwej (PEW) i wilgotności aktualnej (WA) materiału osadowego opracowano metodą krigingu zwyczajnego i zaprezentowano w postaci graficznej. A B Ryc. 28. Rozkład pHH 2O C (A), PEW (B) i WA (C) próbek materiału osadowego ze składowisk odpadów byłych Krakowskich Zakładów Sodowych na głębokości 0÷30 cm [opr. wł.] Wierzchnia warstwa materiału osadowego (0÷30 cm p.p.t.) na terenie składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych (ryc. 28) odznacza się lekko zasadowym odczynem i przewodnością elektrolityczną charakterystyczną dla gruntów naturalnie zasolonych (średnio 7,7 mS∙cm-1). Wilgotność aktualna badanych próbek kształtowała się na średnim poziomie 76,5%, nie odbiegając znacząco od wartości charakterystycznych dla gruntów znajdujących się na terenie Krakowa. Najwyższe wartości oznaczanych parametrów pH, PEW i WA odnotowano w próbkach z obszarów porośniętych roślinnością zielną, a najniższe z terenów zadrzewionych i zakrzewionych. Analizując horyzontalny rozkład parametrów, można zauważyć, że prawdopodobne kierunki przepływu wód infiltrujących to południowy zachód (kompleks II) i wschód (kompleks III), o czym świadczą najniższe wartości badanych 82 wskaźników. Teren osadników znajdujących się wzdłuż koryta rzeki Wilgi odznacza się najwyższymi wartościami analizowanych parametrów. A B Ryc. 29. Rozkład pHH 2O C (A), PEW (B) i WA (C) próbek materiału osadowego ze składowisk odpadów byłych Krakowskich Zakładów Sodowych na głębokości 30÷35 cm [opr. wł.] Warstwa osadów znajdująca się na głębokości 30÷35 cm (ryc. 29), ze względu na swój wysoki stopień skonsolidowania, stanowi pierwszą barierę dla infiltracji wód opadowych i prawidłowego rozwoju systemu korzeniowego roślin. Poziom ten odznacza się zasadowym odczynem i przewodnością elektrolityczną właściwą charakterystyczną dla gruntów skażonych chemicznie (średnio 9,1 mS∙cm-1). Wilgotność aktualna tego poziomu jest stała i wynosi około 71%. Ze względu na znaczny stopień skonsolidowania tej warstwy w trakcie badań stwierdzono w niej występowanie wertykalnych spękań (ryc. 30), które lokalnie mogą wpływać na obniżenie wartości badanych parametrów. Najwięcej szczelin znajdowało się po stronie wschodniej (kompleks II) i południowej (kompleks III), co potwierdzają wyniki zaprezentowane na ryc. 29. Prawdopodobny kierunek infiltracji wód opadowych dla tej warstwy materiału osadowego przyjęto południowy wschód (kompleks II) i południe (kompleks III). Największa koncentracja związków alkalicznych wpływających na badane parametry znajduje się w części środkowej II kompleksu stawów osadowych i wschodniej (od strony ul. Herberta) dla III kompleksu osadników. 83 Ryc. 30. Spękania skonsolidowanej warstwy osadów wywołane długotrwałą suszą. Składowisko byłych Krakowskich Zakładów Sodowych [fot. wł.] A B Ryc. 31. Rozkład pHH 2O C (A), PEW (B) i WA (C) próbek materiału osadowego ze składowisk odpadów byłych Krakowskich Zakładów Sodowych na głębokości 35÷70 cm [opr. wł.] Przedstawione na ryc. 31 rozkłady analizowanych parametrów odznaczają się większym zróżnicowaniem wartości w przypadku pH i WA niż nadległe warstwy osadów. Odczyn od lekko zasadowego do zasadowego wykazuje podobny rozkład przestrzenny jak wilgotność aktualna przyjmująca wartości od 69% do 73 %. Przewodność elektrolityczna właściwa zmierzona w próbkach pobranych z głębokości 35÷70 cm p.p.t. wynosi średnio 84 11,6 mS∙cm-1 i jest toksyczna dla roślin. Analizując rozkład PEW, można zauważyć stabilność tego parametru w II kompleksie stawów osadowych na poziomie około 12,5 mS∙cm-1. Ze względu na występowanie szczelin w nadległej warstwie materiału osadowego i niejednorodność zdeponowanych odpadów, w omawianym poziomie występuje zaburzenie przepływu wody. Skutkuje to wykształceniem się w każdym z badanych kompleksów stawów osadowych koncentrycznych regionów suchych o lekko zasadowym odczynie i regionów o znacznej wilgotności i odczynie zasadowym, zlokalizowanych w północno-wschodniej części II kompleksu i zachodniej części III kompleksu osadników. Występujące w omawianej warstwie miejsca akumulacji jonów zasalających jest prawdopodobnie spowodowana mniejszą zdolnością wymywającą wód opadowych, docierających do tej warstwy. A B Ryc. 32. Rozkład pHH 2O C (A), PEW (B) i WA (C) próbek materiału osadowego ze składowisk odpadów byłych Krakowskich Zakładów Sodowych na głębokości 70÷80 cm [opr. wł.] Warstwa osadów znajdująca się na głębokości 70÷80 cm p.p.t. (ryc. 32) jest drugą warstwą skonsolidowaną, tworzącą barierę w migracji wody infiltracyjnej w obrębie osadników KZS „Solvay”. Poziom ten odznacza się odczynem zasadowym (średnie pH wynosi 11,4) i zawartością wilgoci na średnim poziomie 61%. Przewodność elektrolityczna tej warstwy kształtuje się w zakresie 12,5÷13,0 mS∙cm-1. W omawianej warstwie stwierdzono koncentrację dużej ilości związków alkalicznych w osadach zdeponowanych od strony koryta 85 rzeki Wilgi na terenie II kompleksu osadników. Wspomniana koncentracja może być wywołana wtórną akumulacją jonów, pochodzących z nadległych warstw materiału osadowego, którego źródłem jest nasycony solami roztwór wody opadowej. Kompleks ten w częściach północnej i południowej jest przesuszony oraz stabilny pod względem przewodności i odczynu. III kompleks stawów osadowych charakteryzuje się stałym odczynem oraz lokalnym spadkiem wartości PEW w środkowej części warstwy. Podczas wykonywania prac terenowych w obrębie omawianego poziomu również stwierdzono występowanie wertykalnych spękań, podobnych do szczelin obecnych w warstwie 30÷35 cm p.p.t., przez które może infiltrować woda opadowa do głębszych warstw osadników. A B Ryc. 33. Rozkład pHH 2O C (A), PEW (B) i WA (C) próbek materiału osadowego ze składowisk odpadów byłych Krakowskich Zakładów Sodowych na głębokości 80÷150 cm [opr. wł.] Analiza badanych parametrów w warstwie osadów, znajdującej się na głębokości 80÷150 cm (ryc. 33), wykazała podobny ich rozkład jak w warstwie wierzchniej (0÷30 cm). W omawianym poziomie występują optymalne warunki uwilgotnienia (średnio 73,5%), mogące powodować występowanie lokalnej płynności badanego osadu w obrębie warstwy. Najbardziej stabilne warunki w obrębie tej warstwy występują w centralnej części II kompleksu stawów osadowych oraz w części wschodniej III kompleksu osadników. Również w tym poziomie (podobnie jak w warstwach nadległych) odczyn przyjmuje wartości od zasadowych do silnie zasadowych, przy wysokich wartościach przewodności elektrolitycznej 86 właściwej (silnie toksycznej dla roślin). W obrębie tej warstwy prawdopodobnie występują dwa obszary infiltracji wód: centralny (II kompleks) i wschodni (III kompleks). Na podstawie analizy rycin 28÷33 stwierdzono, że odczyn badanych próbek mieści się w zakresie od słabo zasadowego do silnie zasadowego, wykazując jednostkową zmienność w obrębie badanej warstwy. pH roztworu wodnego materiału osadowego wzrasta wraz z głębokością, co może świadczyć o przemieszczaniu się i akumulacji jonów o charakterze zasadowym w niższych partiach osadników. Przeprowadzone pomiary pH wykazały także bardziej alkaliczny odczyn skonsolidowanych warstw odpadów posodowych niż warstw przyległych do nich. Pomiary pH materiału osadowego przeprowadzone w roztworze KCl przejawiały podobną zmienność i rozkład przestrzenny do pomiarów odczynu, wykonanych w roztworze wodnym. Różnica w przeprowadzonych pomiarach dotyczy koncentracji jonów H3O+ w roztworze – ich większą ilość odnotowano podczas pomiarów pH w KCl (Ryc. 34). Uzyskane w wyniku badań laboratoryjnych wartości pH w wierzchniej warstwie stawów osadowych jest zbliżona do wartości podawanych przez zespół Boronia [2000]. Ryc. 34. Wykres średnich wartości pH zmierzonego w wodzie destylowanej i 1-molowym roztworze KCl dla poszczególnych warstw na terenie osadników byłych Krakowskich Zakładów Sodowych [opr. wł.] Analizując rozkłady PEW na ryc. 28÷33 stwierdzono, że wszystkie badane próbki charakteryzują się przewodnictwem dla gleb wysoko zasolonych o dużym prawdopodobieństwie występowania korozji betonu. Ze względu na wysokie wartości PEW w warstwach znajdujących się poniżej 30 cm p.p.t., stwierdza się warunki toksyczne dla 87 prawidłowego wzrostu i rozwoju roślin. Badania PEW wykazały także izolujące właściwości warstw skonsolidowanych, które wyznaczają wyraźne granice wertykalnej zmienności przewodności elektrolitycznej. Występowanie wyższych wartości PEW we wspomnianych warstwach (30÷35 cm p.p.t. i 70÷80 cm p.p.t.) jest spowodowane ich teksturą. Budowa ta ma cechy materiałów porowatych, w których mogą sią akumulować jony o charakterze zasadowym, które są odpowiedzialne za zmiany PEW. Pozostałe warstwy wykazują jednolitą teksturę przypominającą masę o różnym stopniu plastyczności. Porównując wyniki uzyskane z pomiarów pH i PEW, można stwierdzić występowanie silnej dodatniej zależności korelacyjnej pomiędzy nimi – wzrost pH i głębokości powoduje wzrost PEW. Zależność tę w swoich badaniach wykazywali także Grattan i Grieve [1994], Hánêl [2004] oraz Grünewald i in. [2007]. Analiza wilgotności aktualnej daje pozytywne wyniki dla możliwości wzrostu i rozwoju roślin, ponieważ jej wartości nie spadają poniżej 60%. Obecność warstw skonsolidowanych skutecznie ogranicza zmienność wilgotności, utrzymując ją na stabilnym poziomie. Wysoka wilgotność materiału osadowego jest niekorzystna dla posadawiania w nich budynków, ponieważ zwiększa ryzyko wystąpienia korozji betonu. Dodatkowym problemem, na który bardzo silny wpływ ma wilgotność, jest kurczliwość materiału, prowadząca do spękań i mikroobniżeń terenu. 7.3. Zawartość węglanów Rozkład zawartości węglanów, wyrażonych w %CaCO3, został przedstawiony na ryc. 35. Największe zróżnicowanie omawianego parametru występuje w wierzchnich warstwach materiału osadowego (0÷35 cm głębokości). Zmienność ta jest spowodowana zróżnicowaniem zastosowanej pokrywy rekultywacyjnej oraz najlepszej dostępności do wody opadowej, która na terenie Krakowa wykazuje odczyn kwaśny, rozpuszczającej węglany. Przeprowadzone badania wykazały występowanie ustabilizowanej zawartości węglanów w poszczególnych głębszych warstwach analizowanego materiału osadowego i wzrastającej wraz z głębokością (ryc. 35 C÷E). Największa akumulacja węglanów została stwierdzona w warstwach znajdujących się poniżej 70 cm głębokości. Nierównomierność horyzontalnej zawartości omawianego parametru jest prawdopodobnie związana z kierowaniem odpadowego CaCO3 w postaci kamienia kotłowego i nieprzepalonego wapienia jurajskiego na obrzeża osadników w celu budowy i umacniania skarp poszczególnych lagun. Wzrost 88 koncentracji węglanów jest być może spowodowany (podobnie jak w przypadku pH i PEW) infiltracją wód opadowych i zatrzymywaniem się jonów węglanowych o dużym promieniu cząsteczkowym w kapilarach warstw zbitych. A B D C E Ryc. 35. Rozkład procentowej zawartości węglanów w materiale osadowym pobranym ze składowisk odpadów byłych Krakowskich Zakładów Sodowych na głębokości 0÷30 cm (A), 30÷35 cm (B), 35÷70 cm (C), 70÷80 cm (D) i 80÷150 cm (E) [opr. wł.] 89 7.4. Zawartość metali ciężkich Badania zawartości metali ciężkich w wierzchniej warstwie składowisk byłych KZS „Solvay” wykonano w 2013 roku. Ich głównym celem było sprawdzenie stopnia zanieczyszczenia gruntu miedzią, chromem, niklem, arsenem, kadmem, cynkiem i ołowiem. Wspomniane metale występujące w dużym stężeniu w wierzchniej warstwie gruntu (0÷35 cm) stwarzają warunki stresowe dla roślin oraz mogą powodować ich zamieranie. Zasadowy odczyn badanych gruntów wskazuje na niską mobilność metali ciężkich w środowisku i unieruchomienie ich w materiale osadowym [Gambuś 1993; Trelak i in. 1997; Kabata-Pendias, Pendias 1999; Trelak i in. 2000; Bach 2011]. Miedź należy do metali ciężkich o najmniejszej ruchliwości w gruncie, zależnej od składu mineralogicznego, odczynu i zawartości próchnicy. Średnie stężenie Cu w glebach Polski wynosi 6,5 mg·kg-1 s.m. gruntu. Miedź zazwyczaj gromadzi się w górnych warstwach gruntu. Im wyższe pH gruntu, tym silniejsze wiązanie miedzi przez kompleks sorpcyjny gleby [Trelak i in. 2000; Fotyma, Mercik 2004]. W przeprowadzonych badaniach zawartość Cu w gruncie mieściła się w zakresie 10,4÷13,9 mg·kg-1 s.m. gruntu (ryc. 36). Są to wartości, które nie przekraczają norm [Rozporządzenie... 2002]. W gruntach Polski zawartość chromu zależy od skały macierzystej oraz składu ziarnowego gleby i wynosi średnio 10,4 mg·kg-1 s.m. gruntu. Osady poprodukcyjne i emisje przemysłowe są głównym źródłem zanieczyszczenia gruntów chromem. Związki chromu są łatwo dostępne i słabo przemieszczają się w roślinach. Rozpuszczalność tego pierwiastka wzrasta wraz ze wzrostem pH gruntu, powodując jego akumulację głównie w korzeniach roślin [Gambuś 1993; Kabata-Pendias, Pendias 1999; Sady, Rożek 2002]. W przeprowadzonych badaniach zawartość Cr w gruncie mieściła się w zakresie 7,7÷11,5 mg·kg-1 s.m. gruntu (ryc. 36) i nie przekraczała dopuszczalnych wartości [Rozporządzenie... 2002]. Średnia zawartość niklu w glebach Polski wynosi 6 mg·kg-1. Rozpuszczalność związków niklu maleje wraz ze wzrostem odczynu gleby. Ze względu na łatwość tworzenia połączeń kompleksowych z substancją organiczną gleby metal ten jest ruchliwy w gruntach niezależnie od odczynu [Trelak i in. 1997]. W przeprowadzonych badaniach zawartość Ni w gruncie mieściła się w zakresie 7,9÷8,9 mg·kg-1 s.m. gruntu (ryc. 36). Jego zawartość nie przekracza norm [Rozporządzenie... 2002]. Śladowa zawartość substancji organicznej w warstwach osadów znajdujących się poniżej 30 cm głębokości oraz ich wysokie pH, sprzyjają procesom akumulacji niklu w obrębie terenu składowisk. 90 Ryc. 36. Zawartość miedzi, chromu i niklu w wierzchniej warstwie składowisk odpadów byłych Krakowskich Zakładów Sodowych [opr. wł.] Zawartość arsenu w glebach jest zróżnicowana, a średnia dla Polski wynosi 6,2 mg·kg-1 s.m. gleby [Trelak i in. 2000]. Kabata-Pendias i Pendias [1999] podają, że zanieczyszczenie gruntów arsenem jest powszechne, szczególnie na obszarach uprzemysłowionych (przemysł przetwórczy minerałów zawierających fosfor i siarkę, spalanie węgla) i dużych miast. Wszystkie związki arsenu są łatwo rozpuszczalne w glebach kwaśnych. Wysoka zawartość węglanu wapnia ogranicza ruchliwość tego składnika i jego dostępność dla roślin [Gambuś 1993; Kabata-Pendias, Pendias 1999]. W przeprowadzonych badaniach zawartość As w gruncie mieściła się w zakresie 1,2÷1,9 mg·kg-1 s.m. gruntu (ryc. 37). Jego koncentracja nie przekracza norm [Rozporządzenie... 2002]. Naturalne zawartości kadmu w glebach Polski są zróżnicowane i uzależnione od geologicznego pochodzenia skał macierzystych, intensywności procesów glebotwórczych, wieku gleb oraz czynników antropogenicznych. Trelak i in. [2000] podają średnią zawartość Cd w glebach Polski na poziomie 0,21 mg·kg-1 s.m. gruntu. W gruntach obojętnych i alkalicznych (wszystkie próbki w przeprowadzonych badaniach) wytrącają się węglany i fosforany kadmu [por. Sady, Rożek 2002]. W przeprowadzonych badaniach koncentracja Cd w gruncie mieściła się w zakresie 0,55÷0,83 mg·kg-1 s.m. gruntu (ryc. 37). Jego zawartość nie przekracza norm [Rozporządzenie... 2002]. 91 Ryc. 37. Zawartość kadmu i arsenu w wierzchniej warstwie składowisk odpadów byłych Krakowskich Zakładów Sodowych [opr. wł.] Średnia zawartość cynku w glebach Polski wynosi 32,4 mg·kg-1 s.m. gruntu. Wysokie koncentracje cynku stwierdza się w gruntach wokół terenów przemysłowych i w dużych aglomeracjach miejskich. Emisja cynku z Huty im. T. Sendzimira wynosiła w 1982 r. około 160 Mg na rok, powodując wzrost zawartości tego metalu w glebach Krakowa [Kabata-Pendias, Pendias 1999, Bach 2011]. Zn jest pierwiastkiem bardzo mobilnym w środowisku glebowym. Jego zawartość w roztworze glebowym maleje ze wzrostem odczynu i wzrostem zawartości substancji organicznych w kompleksie sorpcyjnym gleby [Trelak i in. 2000; Grzebisz 2008]. W przeprowadzonych badaniach zawartość Zn w gruncie mieściła się w zakresie 55,4÷72,2 mg·kg-1 s.m. gruntu (ryc. 38). Jego koncentracja nie przekracza norm [Rozporządzenie... 2002]. Ze względu na wysoki zasadowy odczyn osadów cynk nie będzie przedostawał się ze zgromadzonych odpadów do roztworu wód gruntowych. Koncentracja ołowiu w glebach terenów niezanieczyszczonych jest uzależniona od budowy mineralogicznej, składu ziarnowego gruntu oraz zawartości próchnicy. Średnie stężenie Pb w glebach Polski wynosi 13,6 mg·kg-1 s.m. gruntu [Trelak i in. 2000]. Zanieczyszczenie gruntu ołowiem jest głównie wynikiem działalności przemysłowej oraz motoryzacyjnej. W glebach o pH > 6,5 następuje wytrącanie się węglanów i fosforanów ołowiu. Wzrost koncentracji ołowiu w powierzchniowych warstwach gleby wpływa niekorzystnie na mikroflorę glebową i hamuje rozkład glebowej materii organicznej [Gambuś 92 1993; Potarzycki i in. 1999; Fotyma, Mercik 2004]. W przeprowadzonych badaniach zawartość Pb w gruncie mieściła się w zakresie 27,0÷42,13 mg·kg-1 s.m. gruntu (ryc. 38) i jego koncentracja nie przekracza dopuszczalnych zawartości [Rozporządzenie... 2002]. Ryc. 38. Zawartość cynku i ołowiu w wierzchniej warstwie składowisk odpadów byłych Krakowskich Zakładów Sodowych [opr. wł.] Przeprowadzone badania stężenia metali ciężkich w wierzchniej warstwie osadników poflotacyjnych byłych Krakowskich Zakładów Sodowych Solvay nie wykazały przekroczenia dopuszczalnych stężeń dla gruntów kategorii B wg Rozporządzeniu Ministra Środowiska w sprawie standardów jakości gleby oraz standardów jakości ziemi [Rozporządzenie… 2002]. Oznaczone zawartości metali ciężkich w pobranych próbkach gruntu są wielokrotnie niższe od koncentracji tych pierwiastków w gruntach otaczających ciągi komunikacyjne miasta Krakowa [Bach 2011]. Stężenia badanych metali wykazywały 2÷3-krotne przekroczenia ich średniej krajowej zawartości w glebie (Cu, Ni, Cd, Zn, Pb). Wyjątek stanowią chrom (stężenie na poziomie średniej dla Polski) i arsen (jego koncentracja jest 3-krotnie niższa niż średnia krajowa). Alkaliczny odczyn oraz duże koncentracje związków wapnia w badanych próbkach pozwalają stwierdzić, iż aktualnie nie istnieje zagrożenie wzrostem zawartości badanych metali ciężkich w wierzchniej warstwie osadników. Przeprowadzone badania potwierdziły także brak toksycznego wpływu metali ciężkich, znajdujących się w wierzchniej warstwie gruntu na stawach osadowych KZS Solvay, na organizmy żywe występujące na tym terenie. 93 7.5. Fizykochemiczna ocena stanu jakości wody w rzece Wildze Badania stanu jakości wody w rzece Wildze autor rozprawy przeprowadził w trakcie półrocza ciepłego 2013 roku. Głównym celem przeprowadzonych analiz było sprawdzenie oddziaływania byłych składowisk Krakowskich Zakładów Sodowych na okoliczne wody płynące. Pobieranie próbek wody przeprowadzono w 3 okresach badawczych, w 3 punktach pomiarowo-kontrolnych (PPK) – ryc. 25: ‒ PPK 1 – ul. Konopnickiej (0,5 km od ujścia), ‒ PPK 2 – poniżej obszaru składowisk przy ul. Zakopiańskiej (3,6 km od ujścia), ‒ PPK 3 – teren parku zdrojowego w Swoszowicach (6,6 km od ujścia). W trakcie badań wykonano oznaczenia odczynu, temperatury, zawartości tlenu rozpuszczonego, BZT5, ogólnego węgla organicznego, azotu ogólnego, azotu amonowego, azotu azotanowego, fosforu ogólnego, fosforanów, siarczanów, chlorków i przewodności elektrolitycznej. Temperatura wody w rzece Wildze wykazuje zmienność sezonową (ryc. 39), zależną od temperatury powietrza. Stężenia tlenu rozpuszczonego i BZT5 w wodach Wilgi we wszystkich punktach pomiarowo-kontrolnych wzrastają w okresie letnim w stosunku do okresu wiosennego i jesiennego, osiągając maksymalne wartości odpowiednio 13,7 mg·dm-3 i 3,4 mg·dm-3. Ogólny węgiel organiczny oznaczony w wodach rzeki zmienia się w niewielkim zakresie, a największe wartości tego wskaźnika (5,27÷5,39 mg·dm-3) występują w okresie jesiennym. Ryc. 39. Wykres zmian temperatury, zawartości tlenu rozpuszczonego, BZT5 i ogólnego węgla organicznego (OWO) w wodzie rzeki Wilgi w 2013 roku [opr. wł.] 94 Zmienność sezonową zaobserwowano również w przypadku stężeń pierwiastków biogennych: azotu amonowego, azotanowego i ogólnego (ryc. 40). Wynika to z faktu, że rzeka Wilga w górnym biegu przepływa przez tereny rolnicze. Ryc. 40. Wykres zmian stężeń związków azotu w wodzie rzeki Wilgi w 2013 roku [opr. wł.] W przypadku fosforanów i fosforu ogólnego nie zaobserwowano wyraźnych zależności ich stężenia od pory roku (ryc. 41). Ryc. 41. Wykres zmian stężeń związków fosforu w wodzie rzeki Wilgi w 2013 roku [opr. wł.] Największą zmiennością w wodach Wilgi charakteryzują się jony chlorkowe. Poziom ich koncentracji waha się od 312 mg·dm-3 do 854 mg·dm-3. Najniższe stężenie tego wskaźnika odnotowano w punkcie pomiarowo-kontrolnym na terenie parku zdrojowego 95 w Swoszowicach (PPK 3) – 312 mg·dm-3. Wraz z biegiem rzeki stężenie chlorków wzrastało, osiągając najwyższe wartości w punkcie poniżej składowisk (PPK 2). W ostatnim punkcie pomiarowo-kontrolnym, zlokalizowanym w odległości 0,5 km od ujścia Wilgi (PPK1), stężenie jonów chlorkowych ponownie obniżało się. Wystąpienie lokalnego wzrostu stężenia chlorków w analizowanej wodzie (PPK 2) jest spowodowane odprowadzaniem wody z rowów opaskowych poszczególnych kompleksów stawów osadowych KZS „Solvay” do rzeki Wilgi, do których jony chlorkowe przedostają się wraz z wodami opadowymi. Równocześnie można zauważyć, że we wszystkich punktach pomiarowo-kontrolnych najniższe stężenia chlorów zanotowano w lipcu, podczas bardzo wysokich temperatur i długotrwałej suszy (ryc. 42). W tym okresie różnica stężeń jonów chlorkowych w wodach Wilgi pomiędzy punktem w parku zdrojowym w Swoszowicach a punktem poniżej składowisk wyniósł 84,3 mg·dm-3. Długotrwały brak opadów i wysokie temperatury powietrza powodują przesuszenie materiału osadowego i wzrost parowania terenowego, co prowadzi do zahamowania procesów wymywania chlorków do rowów opaskowych. Największa różnica stężenia jonów chlorkowych (419,2 mg·dm-3) pomiędzy wyżej wymienionymi punktami została odnotowana w okresie wiosennym, po długiej i śnieżnej zimie. Obserwacje te wskazują na możliwość wymywania jonów chlorkowych z obszaru składowisk przez infiltrujące wody z opadów atmosferycznych. Ryc. 42. Wykres zmian wskaźników świadczących o zanieczyszczeniu antropogenicznym w wodzie rzeki Wilgi w 2013 roku [opr. wł.] Stężenie jonów siarczanowych charakteryzowało się najmniejszą zmiennością (ryc. 42), jednak w tym przypadku również zaobserwowano wzrost ich stężenia w wodzie 96 pobranej w punkcie pomiarowym poniżej składowisk w stosunku do wody z parku zdrojowego w Swoszowicach. Odczyn wody zmienia się w niewielkim zakresie, osiągając wartości pH od 7,7 do 8,5. Największe wartości pH (8,5) stwierdzono w punkcie pomiarowo-kontrolnym poniżej obszaru składowisk. Porównanie otrzymanych wyników z wymaganiami określonymi dla poszczególnych klas jakości wody pokazuje, że w przypadku stężenia jonów chlorkowych wystąpiły przekroczenia wartości granicznych dla klasy II we wszystkich pobranych próbkach. Wysoka wartość przewodności elektrolitycznej również klasyfikuje wody Wilgi w punktach 1 i 2 do klasy czystości III-V [Rozporządzenie… 2011]. W punkcie pomiarowo-kontrolnym w Swoszowicach (PPK 3) przekroczenie wartości przewodności elektrolitycznej, określonej jako granicznej dla klasy II, wystąpiło tylko we wrześniu. W miesiącach wiosennych i letnich wartości przewodności elektrolitycznej były na poziomie klasyfikującym wodę do klasy I. Pozostałe badane parametry przyjmowały wartości charakterystyczne dla klas I lub II. 7.6. Ocena jakości i stateczności terenu składowisk metodą fitoindykacji geotechnicznej Ocenę stateczności terenu składowisk odpadów byłych Krakowskich Zakładów Sodowych wykonano na podstawie algorytmu zapropowanego przez Jeża (ryc. 26). Ze względu na powierzchnię, jaką zajmują dawne składowiska odpadów KZS „Solvay”, autor rozprawy podzielił teren na dwa kompleksy osadników (zgodnie z podziałem zaprezentowanym na Ryc. 20), a następnie w każdym kompleksie wyróżnił dwie strefy: skarp i koron osadników. Przed przystąpieniem do prac fitoindykacyjnych z poszczególnych kompleksów zostały wyodrębnione wyróżniające się strefy roślinności o określonych cechach. W swojej ocenie eksperckiej autor dysertacji skupił się na najczęściej występujących czynnikach: pokryciu terenu przez roślinność, występowaniu powierzchniowych objawów skażenia chemicznego, występowaniu procesów erozji wodnej, stopniu jednorodności i obecności roślin naczyniowych (drzewa, krzewy, rośliny zielne). W każdej ze stref autor rozprawy wykonał łącznie 8 zdjęć fitoindykacyjnych, które posłużyły do wykonania oceny stateczności obszaru (tab. 7). 97 Tabela 7. Fitoindykacyjna ocena geotechniczna terenu składowisk byłych Krakowskich II III korona – część wschodnia X X X X X X X X X X X X X X X X X X X Stan geotechniczny podłoża X Występowanie roślinności zielnej X X X X X Obecność drzew i/lub krzewów Kataklizm powierzchniowy – teren skażony chemicznie Pasy pozbawione roślinności – erozja wodna Teren bez roślinności X Roślinność chaotyczna i niejednorodna – niekontrolowane składowisko skarpa południowa, wschodnia, zachodnia skarpa północna korona skarpy korona – część zachodnia Teren pokryty roślinnością Strefa Kompleks osadników Zakładów Sodowych [opr. wł.] grunty spoiste (gliny, iły) – niebezpieczeństwo występowania zjawisk ekspansywnych teren bagnisty, płytko zalegająca woda gruntowa – podłoże niepewne, bardzo ściśliwe X X – zidentyfikowana cecha Na podstawie wyników przedstawionych w tabeli 7 stwierdzono, że strefy skarp i zboczy osadników mają charakter niekontrolowanego składowiska z niejednorodnie występującą roślinnością zielną (ryc. 43). Analiza drzewostanu porastającego skarpy osadników wykazała obecność drzew liściastych (głównie brzoza i klon), które są gatunkami charakterystycznymi dla gruntów spoistych, na których mogą występować niebezpieczne zjawiska ekspansywne (np. miejscowe zapadanie się terenu, niekontrolowane osuwiska). Tereny zboczy bezpośrednio sąsiadujące z rzeką Wilgą w dolnych partiach były pozbawione roślinności na skutek występowania erozji wodnej (ryc. 44). W trakcie wykonywania zdjęć fitosocjologicznych stwierdzono także występowanie gatunków roślin charakterystycznych dla gruntów wilgotnych (głównie olsza czarna). W trakcie prowadzenia prac inwentaryzacyjnych określono średni wiek drzewostanu porastającego skarpy i korony osadników (odpowiednio 15-18 lat i 10-12 lat). 98 Ryc. 43. Roślinność porastająca skarpy II kompleksu osadników na terenie składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych [fot. wł.] Ryc. 44. Erozja wodna skarpy osadnika na terenie składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych wywołana przez wiosenno-letnie wezbrania rzeki Wilgi w 2012 roku [fot. wł.] Najbardziej skomplikowany stan geotechniczny przedstawiają korony osadników, na których miejscowo widoczne są obszary tzw. kataklizmu powierzchniowego (teren skażony chemicznie) – ryc. 45. 99 Ryc. 45. Kataklizm powierzchniowy na terenie II kompleksu stawów osadowych byłych Krakowskich Zakładów Sodowych (kretowisko) [fot. wł.] Podobnie jak strefa skarp, korony osadników również wykazują cechy składowiska niekontrolowanego. Obszar ten został podzielony na dwa podobszary. W podobszarze obejmującym II kompleks stawów osadowych zidentyfikowano występowanie terenów porośniętych przez podbiał pospolity, pojedyncze drzewa i zagajniki robiniowe. Wspomniana roślinność cechuje tereny, na których występują gliny i iły, oraz miejsca, na których mogą zachodzić zjawiska ekspansywne (ryc. 46). Ryc. 46. Zjawiska ekspansywne (zapadanie powierzchni koron osadników) zachodzące na terenie składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych [fot. wł.] 100 Podobszar obejmujący III kompleks stawów osadowych pod względem panujących warunków biogetechnicznych został podzielony na dwie części. Pierwsza część wykazuje cechy charakterystyczne dla II kompleksu osadników. Druga część omawianego kompleksu (ze względu na brak występowania pokrywy rekultywacyjnej i porost olszy czarnej) została zaliczona do terenów bagnistych o niepewnym, bardzo ściśliwym podłożu (ryc. 47). Wspomniana ściśliwość podłoża zależy od wilgotności gruntu oraz powoduje występowanie lokalnych spękań i obniżeń terenu. W skrajnych przypadkach ściśliwość materiału prowadzi do zmiany gęstości gruntu, a w konsekwencji do wystąpienia katastrofy budowlanej obiektów na nim posadowionych. Ryc. 47. Młodniak olsowy porastający fragment korony III kompleksu osadników byłych Krakowskich Zakładów Sodowych [fot. wł.] Przeprowadzone przez autora rozprawy badania biogeotechniczne potwierdziły niską stateczność terenu osadników oraz ich skomplikowaną charakterystykę geotechniczną [por. Sroczyński i in. 2007, Sroczyński 2008]. Omawiany obszar, o cechach terenów skażonych chemicznie z obszarami występowania kataklizmu powierzchniowego, porośnięty jest głównie przez rośliny charakterystyczne dla gruntów zwięzłych, użytych do technicznej rekultywacji terenu po zakończeniu jego eksploatacji. W trakcie badań stwierdzono również występowanie porostu charakterystycznego dla terenów bagiennych, potwierdzając występowanie warstw osadu, w których może stagnować woda opadowa. Obecność tego rodzaju warstw jest niekorzystna dla roślin i budynków, ponieważ stanowi ona niepewne podłoże budowlane o znacznej ściśliwości. 101 8. Ocena możliwości zagospodarowania terenów składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych „Solvay” Przeprowadzone przez autora rozprawy studia literaturowe dotyczące składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych nie wskazują jednoznacznego rozwiązania problemu zagospodarowania tego obszaru. Badania prowadzone przez różnych naukowców wykazały, że optymalnym rozwiązaniem dla tego obszaru jest nadanie mu funkcji parkowej. Dzięki takiemu rozwiązaniu można uniknąć wielu problemów, takich jak zanieczyszczenie pyłowe powietrza i nasilenie procesów erozji wodnej, które mogą wystąpić podczas wykonywania prac ziemnych pod fundamenty planowanych budynków. Wspomniane pylenie osadów z terenu składowisk KZS „Solvay” było jedną z głównych przyczyn likwidacji Zakładu w 1990 roku. Konieczność utrzymania trwałej pokrywy roślinnej na omawianym terenie potwierdziły także badania laboratoryjne przeprowadzone przez autora rozprawy i zaprezentowane w niniejszej pracy. 8.1. Ocena dotychczasowych propozycji zagospodarowania przestrzennego składowisk odpadów byłych KZS „Solvay” Możliwości zagospodarowania terenów składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych były poruszane w trakcie II Kongresu Rewitalizacji Miast, który odbył się w Krakowie w 2012 roku. W trakcie konferencji poruszono aspekt znaczenia opinii społecznej podczas fazy projektowej planów zagospodarowania przestrzennego. Przedstawione wyniki badań ankietowych jednoznacznie wskazywały na zapotrzebowanie tworzenia nowych terenów zielonych, obiektów sportowych i kulturalnych. Brak tego typu terenów i inwestycji w Podgórzu jest od wielu lat zgłaszana przez mieszkańców. Jest to także bardzo istotne zagadnienie ze względu na rozwój turystyki sakralnej w tym rejonie, zainicjowanej budową Centrum Jana Pawła II [Ciechowski 2012; Gliniak 2014]. Zagospodarowanie terenów składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych jest bardzo skomplikowanym problemem planistycznym. Obecnie obszar ten znajduje się w centrum krakowskiej dzielnicy Podgórze i sąsiaduje z bardzo ważnymi obiektami sakralnymi i usługowymi. Wraz z rozwojem dzielnicy Podgórze stopniowo zmieniano poszczególne funkcje terenów składowisk, przekształcając tereny zielone i poprzemysłowe w obszary kulturalno-usługowo-komunikacyjne. Równolegle z pracami planistycznymi 102 stopniowo zmniejszała się powierzchnia terenów składowisk byłych KZS „Solvay”, obejmowana planami zagospodarowania (tab. 8), co ostatecznie doprowadziło do wyłączenia III kompleksu osadników z tych dokumentów. Tabela 8. Zestawienie powierzchni terenów składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych objętych poszczególnymi planami i koncepcjami zagospodarowania przestrzennego [opr. wł.] Plan/Koncepcja Rok opublikowania Kompleksy stawów osadowych objęte koncepcją Powierzchnia terenu składowisk byłych KZS „Solvay” objęta koncepcją [tys. m2] Miejscowy plan zagospodarowania terenów w rejonie ul. Zakopiańskiej – KZS „Solvay” opracowany przez Biuro Rozwoju Krakowa 1994 I – III 613,3 Koncepcja zagospodarowania terenów KZS „Solvay” opracowana przez Instytut Rozwoju Miast w Krakowie 2004 I – II 319,2 Miejscowy plan zagospodarowania przestrzennego obszaru „Białe Morza” 2012 I – II 319,2 Przy ocenie możliwości zagospodarowania terenów składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych „Solvay” wykorzystano autorską metodykę zaproponowaną w rozdziale 6.3. Ze względu na unikatowość omawianego terenu analizie poddano wszystkie istniejące koncepcje w celu ustalenia najlepszego sposobu zagospodarowania obszaru składowisk. W tabeli 9 przedstawiono przykładowe uzasadnienie oceny punktowej dla MPZP „Białe Morza”. Wyniki autorskiej oceny punktowej, przeprowadzonej na podstawie części graficznych i opisowych poszczególnych planów i koncepcji, przedstawiono w tabeli 10. . 103 104 Ekonomiczne Społeczne Przyrodnicze Kryterium 1 3 0 0 3 3 3 3 2 teren sport i rekreacja kultura edukacja turystyka infrastruktura komunikacja gospodarka przestrzeń 1 woda 1 2 bioróżnorodność powietrze Liczba punktów Wskaźnik plan zakłada ochronę korytarzy ekologicznych (1 pkt) i wzrost powierzchni zakrzewionych wzdłuż ciągów komunikacyjnych (1 pkt) uwzględnienie monitoringu zanieczyszczeń na zabudowanym odcinku rzeki (1 pkt), ograniczenie szerokości rzeki poprzez system obwałowań plan zawiera wytyczne ochrony środowiska podczas prowadzonych prac budowlanych (1 pkt), brak wyznaczonych terenów do tymczasowego składowania odpadów uwzględnienie występowania zjawisk erozji wodnej w części opisowej planu (1 pkt), brak wyznaczonych terenów szczególnie narażonych na procesy erozyjne, brak wykluczenia skarp osadników z możliwości zabudowy przeznaczenie 40% terenu na potrzeby rozwoju usług sportowych i rekreacyjnych (2 pkt), obszar zaspokaja potrzeby mieszkańców w zakresie rekreacji (1 pkt) brak szczegółowych informacji o integracji terenu z istniejącym otoczeniem w sferze kulturalnej brak obszarów przeznaczonych do ekspozycji walorów edukacyjnych terenów składowisk przeznaczenie 15% terenu na potrzeby rozwoju usług turystycznych (2 pkt), obszar zaspokaja potrzeby osób odwiedzających sąsiadujące obiekty sakralne (1 pkt) wyznaczenie dokładnych lokalizacji nowych ciągów komunikacyjnych (1 pkt), stworzenie wewnętrznych powiązań funkcjonalnych (1 pkt), lokalizacja nowych parkingów (1 pkt) wyznaczenie lokalizacji nowych przystanków komunikacji zbiorowej (1 pkt), przeznaczenie 23% terenu pod inwestycje drogowe (1 pkt), opracowanie wytycznych komunikacji obszaru z pozostałymi terenami Krakowa (1 pkt) 70% obszaru zawiera wyznaczoną lokalizację obiektów usługowych i mieszkaniowych (3 pkt) plan szczegółowo określa ład przestrzenny i rozmieszczenie poszczególnych stref inwestycji (2 pkt), brak ograniczeń dla zabudowy wielkokubaturowej Założenia miejscowego planu zagospodarowania przestrzennego obszaru „Białe Morza” Tabela 9. Ocena punktowa MPZP „Biała Morza” wraz z autorskim uzasadnieniem [opr. wł.] Tabela 10. Wyniki analizy koncepcji zagospodarowania terenów składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych [opr. wł.] Ekonomiczne Społeczne Przyrodnicze Kryterium Plan/Koncepcja Bioróżnorodność Miejscowy plan zagospodarowania terenów w rejonie ul. Zakopiańskiej – KZS „Solvay” opracowany przez Biuro Rozwoju Krakowa [1994 rok] 3 Koncepcja zagospodarowania terenów KZS „Solvay” opracowana przez Instytut Rozwoju Miast w Krakowie [2004 rok] 2 Woda 2 3 1 Powietrze 2 2 1 Teren 2 3 1 SUMA 9 10 5 Sport i rekreacja 0 3 3 Kultura 2 3 0 Edukacja 0 2 0 Turystyka 0 2 3 SUMA 2 10 6 Infrastruktura 1 2 3 Komunikacja 2 2 3 Gospodarka 0 1 3 Przestrzeń 0 3 2 SUMA 3 8 11 14 28 22 Wskaźnik RAZEM Miejscowy plan zagospodarowania przestrzennego obszaru „Białe Morza” [2012 rok] 2 Analiza wyników przedstawionych w tabeli 10 wyraźnie pokazuje różnicę pomiędzy pierwotnym przeznaczeniem tego terenu (MPZP z 1994 roku) a dotychczasowym kierunkiem jego wykorzystania. Wspomniany plan ze względu na brak odpowiednich narzędzi prawnych nie zakładał ochrony terenów składowisk. Pozostałe dwie propozycje zagospodarowania przestrzennego terenu składowisk powstały po wejściu Polski do Unii Europejskiej i spełniają wszystkie wymogi opisane w ustawie o planowaniu i zagospodarowaniu przestrzennym [Ustawa… 2003]. Analiza kryterium przyrodniczego wykazała konieczność ochrony koryta rzeki Wilgi przed zabudową i zanieczyszczeniami antropogenicznymi oraz utrzymanie jej 105 unikatowego charakteru przyrodniczego. Rozpatrując wskaźnik bioróżnorodności i powietrza w omawianym kryterium, zauważa się podobne rozwiązania zastosowane w analizowanych koncepcjach. Na szczególną uwagę zasługują nieobowiązujące plany, które przewidywały zabezpieczenie terenu składowisk, poprzez ich zabudowę biologiczną, przed nadmierną ingerencją, mogącą wywołać ponowne skażenie otaczającego terenu. Jest to szczególnie istotne, ponieważ zdeponowane odpady poprodukcyjne szybko ulegają przesuszeniu i ze względu na swoje drobne uziarnienie są łatwo przenoszone przez wiatr na znaczne odległości. Duże zastrzeżenie budzi możliwość zabudowania korony II kompleksu stawów osadowych, którą dopuszcza obowiązujący plan zagospodarowania, a które zostało wykluczone przez autorów pozostałych opracowań. Optymalnym rozwiązaniem wynikającym z wspomnianych wskaźników jest podjęcie działań ochronnych koryta rzeki Wilgi oraz utrzymanie trwałej okrywy roślinnej na terenie składowisk, która uniemożliwia ich niekorzystne oddziaływanie na środowisko. Dodatkowo utrzymanie terenów pokrytych niską roślinnością w tej części miasta ma istotny wpływ na utrzymanie jednego z korytarzy przewietrzania centrum Krakowa. Uwzględnienie w analizie wskaźnikowej kryterium społecznego pozwoliło na weryfikację omawianych koncepcji w aspekcie zaspokojenia potrzeb społeczności lokalnej. Pierwotny plan zagospodarowania z 1994 roku nie zakładał funkcji edukacyjnych i turystycznych ze względu na znaczne pylenie odpadów z likwidowanych Zakładów Sodowych i niezabezpieczonych stawów osadowych. W późniejszych opracowaniach ze względu na stopniowe samooczyszczanie środowiska postanowiono wykorzystać te tereny jako miejsce lokalizacji obiektów sportowo-rekreacyjnych oraz rozwój usług towarzyszących turystyce (zwłaszcza odmianie sakralnej). Przeprowadzona analiza wykazała także rezygnację z funkcji edukacyjnej i kulturowej w obowiązującym planie zagospodarowania przestrzennego „Białe Morza”, zaproponowanej w koncepcji z 2003 roku. Podsumowując omawianie kryterium społecznego, należy zwrócić szczególną uwagę na brak uwzględnienia potrzeb społeczności lokalnej i niepowtarzalnych walorów edukacyjnych terenu byłych składowisk KZS „Solvay”. Unikatowość koryta rzeki Wilgi oraz możliwość obserwacji procesów samooczyszczania środowiska powinny być wykorzystywane jako narzędzie edukacyjne dla osób interesujących się zagadnieniami z dziedziny inżynierii i ochrony środowiska. Pozostałe walory, tj. sport, rekreacja i turystyka, zostały przez autorów poszczególnych koncepcji uwzględnione w wystarczającym stopniu, odpowiadającemu potrzebom tego regionu Krakowa. 106 Ostatnią grupę wskaźników stanowi kryterium ekonomiczne. Zostało ono szczególnie mocno uwzględnione w planie zagospodarowania przestrzennego z 2012 roku. Ze względu na dynamiczny rozwój południowych dzielnic Krakowa część terenów byłych składowisk odpadów KZS „Solvay” została przeznaczona pod zabudowę infrastrukturą drogową („Trasa Łagiewnicka”). Jednocześnie ze względu na obecność Centrum Jana Pawła II postanowiono zwiększyć atrakcyjność gospodarczą tego terenu, która wcześniej nie była brana pod uwagę. Wynikało to z faktu, że planiści zarówno w 1994, jak i 2003 roku nie zakładali możliwości zabudowy osadników infrastrukturą drogową. Obecnie ze względu na wzmożony ruch turystyczny konieczne jest utworzenie specjalnych stref, związanych z zapotrzebowaniem na usługi towarzyszące obiektom o charakterze sanktuaryjnopielgrzymkowym. Z wyjątkiem pierwotnego planu z 1994 roku pozostałe opracowania zakładają poprawę ładu przestrzennego w tej części miasta. Zagadnienie to jest dzisiaj szczególnie istotne ze względu na brak kontroli w rozwoju urbanistycznym Krakowa. Jedynym minusem obowiązującego planu w tym zakresie jest dopuszczenie zabudowy, która może ingerować w południowy korytarz przewietrzania miasta. Według autora niniejszej rozprawy zagospodarowanie przestrzenne obszaru składowisk nie powinno uwzględniać lokalizacji dróg wielopasmowych ze względu na obniżenie walorów estetycznych tego miejsca oraz utrudniających komunikację pomiędzy dużymi kompleksami sakralnymi. 8.2. Wielokierunkowa koncepcja zagospodarowania przestrzennego terenów KZS „Solvay” Ze względu na niedoskonałość istniejących planów i koncepcji zagospodarowania przestrzennego, przedstawionych w rozdziale 8.1, autor niniejszej dysertacji opracował wielokierunkową koncepcję zagospodarowania przestrzennego terenów składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych. Podstawą do stworzenia koncepcji była propozycja zagospodarowania, opracowana w 2003 roku przez Instytut Rozwoju Miast w Krakowie. Schemat i zasięg niniejszej koncepcji został przedstawiony na ryc. 48-49. Nowatorskim podejściem w zagospodarowaniu przestrzennym tego obszaru jest objęcie planem wszystkich kompleksów stawów osadowych, o łącznej powierzchni około 1 km2 (tab. 11). Koncepcja została wykonana z uwzględnieniem obecnych przepisów polskiego prawa. 107 108 składowisk odpadów KZS "Solvay". W nawiasach podano rok publikacji. [opr. wł.] Ryc. 48. Zestawienie zasięgu miejscowych planów (MPZP) i koncepcji zagospodarowania przestrzennego opracowanych dla terenów byłych 109 Ryc. 49. Koncepcja zagospodarowania przestrzennego terenów po byłych składowiskach odpadów KZS „Solvay” [opr. wł.] Opracowanie uwzględnia: ‒ trudności techniczne zabudowy koron osadników, ‒ znaczące zasolenie poszczególnych warstw osadów, ‒ nierównomierność pokrywy glebowej nawiezionej podczas rekultywacji technicznej. Przedstawiona na ryc. 49 koncepcja zakłada podział terenu byłych składowisk odpadów KZS „Solvay” na 6 głównych podobszarów, nazywanych w dalszej części rozdziału parkami. Tematyka poszczególnych parków oraz ich układ zostały wkomponowane w przestrzeń oddzielającą dwa obiekty sakralne oraz ich najbliższe otoczenie. Projekt zakłada także utworzenie sześciu punktów widokowych w charakterystycznych punktach poszczególnych kompleksów stawów osadowych. Autor w swojej koncepcji nawiązuje do pierwszego planu zagospodarowania przestrzennego z 1994 roku, wykorzystując zawarte w nim wytyczne dotyczące izolacji całego obszaru pasami zieleni izolacyjnej o różnym stopniu zwartości. Innowacyjnością przedstawionego planu jest: ‒ uwzględnienie specyficznych właściwości fizykochemicznych odpadów przy planowaniu poszczególnych podobszarów, ‒ usytuowanie planowanej stacji Szybkiej Kolei Aglomeracyjnej poniżej Centrum Jana Pawła II, ‒ skomunikowanie stacji ciągami pieszo-rowerowymi z pozostałymi podobszarami. Tabela 11. Bilans powierzchni terenów wchodzących w skład koncepcji zagospodarowania przestrzennego byłych KZS „Solvay” [opr. wł.] Podobszar Powierzchnia [tys. m2] [%] Park Kontemplacji 140 14,8 Park Rekreacyjno-sportowy 180 19,0 Park Kultury 130 13,8 Park Rzeczny Wilgi 140 14,8 Park Jordanowski 20 2,1 Park Wypoczynkowy 100 10,5 Strefa buforowa i obiekty towarzyszące Centrum Jana Pawła II (obszar wyłączony z koncepcji zagospodarowania przestrzennego) RAZEM 180 19,0 60 6,0 950 100,0 110 Najważniejszym podobszarem jest Park Kontemplacji, który łączy Sanktuarium Miłosierdzia Bożego w Łagiewnikach z Centrum Jana Pawła II. Został on podzielony na trzy strefy. Największa z nich jest przeznaczona pod budowę kontemplacyjnej drogi krzyżowej, znajdującej się w enklawie wytyczonej przez izolacyjne pasy zieleni niskiej, ułatwiające skupienie pielgrzymom. Pozostałe dwie strefy, bezpośrednio sąsiadujące z Centrum Jana Pawła II, zostały wyznaczone z myślą o pielgrzymach odwiedzających sanktuarium. Strefa bezpośrednio przylegająca do Centrum powinna mieć charakter ogrodu medytacyjnego (tzw. wirydaż), przeznaczonego dla osób odpoczywających w samotności i kontemplujących tajemnice wiary chrześcijańskiej. Ostatnia strefa „Papieska bacówka” stanowi miejsce spotkań dla młodzieży odwiedzającej Centrum i chcącej bliżej poznać religijną historię obszaru, na którym się znajduje (ryc. 50). W tej części parku autor rozprawy proponuje utworzyć specjalne strefy audiowizualne odgrodzone od pozostałych elementów Centrum pasem zieleni izolacyjnej. Poniżej zabudowań i infrastruktury towarzyszącej sanktuarium Jana Pawła II autor proponuje utworzyć strefę gastronomiczno-sanitarną dla pielgrzymów oraz dodatkowy parking dla osób korzystających z projektowanego przystanku Szybkiej Kolei Aglomeracyjnej oraz pozostałych Parków (ryc. 51). Ze względu na powiązania historyczne dawnych Zakładów „Solvaya” z osobą Jana Pawła II na II kompleksie osadników postanowiono utworzyć Park Rekreacyjno-Sportowy oraz Park Kultury. Pierwszy z nich, zajmujący niższy poziom kompleksu, powinien zostać zabudowany dwoma lub trzema wielofunkcyjnymi boiskami wraz z zapleczem technicznosanitarnym. Pozostały teren po stronie północnej autor proponuje przeznaczyć pod budowę kortu ziemnego. Szczegółowe wytyczne dotyczące zagospodarowania terenu przeznaczonego pod Park Kultury powinny zostać poprzedzone szczegółowymi badaniami preferencji społeczności lokalnej. Centralną część Parku Kultury przeznaczono pod niską zabudowę usługową z zapleczem sanitarnym, dostosowaną do potrzeb przyszłych obiektów kulturowych. Układ Parku nawiązuje do idei miasta ogrodu z początku XX wieku i pierwotnego planu urbanistycznego obszaru Starego Podgórza. Głównym założeniem projektu jest otoczenie wszystkich wytyczonych ciągów pieszo-rowerowych zielenią izolacyjną, która będzie nadawać indywidualny charakter każdemu fragmentowi inwestycji. Ogród położony w sąsiedztwie mostu na rzece Wildze powinien przedstawiać historię Krakowskich Zakładów Sodowych (z makietą sensoryczną dla osób niewidomych) oraz technologię produkcji w jednym z największych zakładów sodowych w powojennej Europie (ryc. 52). W północno-wschodniej części Parku Kulturowego planuje się utworzenie punktu widokowego na znajdujący się poniżej Park Jordanowski. 111 A B Ryc. 50. Park Kontemplacji: A – stan pierwotny (marzec 2015), B – wizualizacja terenu po wykonaniu procesu rekultywacji i zagospodarowania przestrzennego [opr. wł.] 112 A B Ryc. 51. Strefa gastronomiczno-sanitarna połączona ze stacją Szybkiej Kolei Aglomeracyjnej: A – stan pierwotny (marzec 2015), B – wizualizacja terenu po wykonaniu procesu rekultywacji i zagospodarowania przestrzennego [opr. wł.] 113 A B Ryc. 52. Park Rekreacyjno-Sportowy z wybranymi elementami Parku Kultury: A – stan pierwotny (marzec 2015), B – wizualizacja terenu po wykonaniu procesu rekultywacji i zagospodarowania przestrzennego [opr. wł.] 114 Autor koncepcji proponuje połączyć II i III kompleks osadników dwiema kładkami, zlokalizowanymi nad ulicą Podmokłą, które ułatwią poruszanie się w obrębie obszaru objętego planem i zwiększą bezpieczeństwo użytkowników. Ostatni kompleks stawów osadowych byłych KZS „Solvay” stanowi Park Wypoczynkowy. W północnej części parku zaprojektowano obiekty gastronomiczne, sanitarne (np. toalety, natryski) i usługi turystyczne (np. wypożyczalnie sprzętu, punkt informacji turystycznej). Centralną część kompleksu stanowi pole namiotowe (z możliwością utworzenia campingu po odpowiedniej adaptacji dróg dojazdowych), przeznaczone dla turystów odwiedzających sanktuaria (głównie pielgrzymów) oraz osób lubiących wypoczywać pod gołym niebem. Pomiędzy polem namiotowym a strefą usług pozostawiono specjalnie przygotowane miejsce otoczone zielenią, doskonale przystosowane do grillowania, bez zakłócania ciszy i spokoju w najbliższym otoczeniu (ryc. 53). Pozostały obszar Parku autor koncepcji przeznacza pod zagospodarowanie leśno-parkowe, nawiązujące swoim charakterem do obozowania w środowisku naturalnym z dala od zgiełku miasta. W południowej części Parku postanowiono utworzyć dwa punkty widokowe, z których można podziwiać panoramę Beskidów i odleglejszych pasm górskich Karpat Polskich. Uzupełnieniem kompozycji przestrzennej wokół poszczególnych kompleksów stawów osadowych jest zagospodarowanie terenów wzdłuż koryta rzeki Wilgi jako Park Rzeczny. Głównym elementem tego Parku jest ścieżka dydaktyczno-przyrodnicza. Jej tematyka oraz lokalizacja poszczególnych przystanków powinny wykorzystywać wszystkie walory edukacyjne tego miejsca. Ścieżka powinna podkreślać dawne przeznaczenie rzeki, jej całkowitą degradację spowodowaną działalnością Krakowskich Zakładów Sodowych oraz elementy związane z procesami samoregeneracji okolicznej przyrody. W północnowschodniej części Parku zaplanowano utworzenie niewielkiej plaży śródmiejskiej przeznaczonej do wakacyjnego wypoczynku okolicznych mieszkańców i powiązaną z nią strefę gastronomiczno-sanitarną. Ostatnim elementem objętym koncepcją zagospodarowania przestrzennego jest teren dawnego stawu osadowego nr 19, który znajduje się w niewielkim obniżeniu terenu. Ze względu na bliskie sąsiedztwo osiedla mieszkaniowego Nowy Kurdwanów i brak terenów do zabawy dla najmłodszych, postanowiono zaprojektować w tym miejscu Park Jordanowski. Projekt Parku zakłada otoczenie go zielenią izolacyjną o różnym stopniu zwartości, uniemożliwiającej przedostawanie się zanieczyszczeń na jego teren (ryc. 54). Układ Parku oraz jego wyposażenie powinny być dostosowane do potrzeb najmłodszych użytkowników i zawierać elementy pobudzające rozwój sensoryczny u dzieci i niepełnosprawnych. 115 A B Ryc. 53. Park Wypoczynkowy: A – stan pierwotny (marzec 2015), B – wizualizacja terenu po wykonaniu procesu rekultywacji i zagospodarowania przestrzennego [opr. wł.] 116 A B Ryc. 54. Park Jordanowski: A – stan pierwotny (wrzesień 2014), B – wizualizacja terenu po wykonaniu procesu rekultywacji i zagospodarowania przestrzennego [opr. wł.] 117 Przedstawiona koncepcja zagospodarowania terenów byłych składowisk odpadów KZS „Solvay” opracowana przez autora niniejszej rozprawy została poddana analizie punktowej zgodnie z metodyką opisaną w podrozdziale 7.3. Uzyskane wyniki porównano z koncepcją zagospodarowania opracowaną w Instytucie Rozwoju Miast w Krakowie oraz obowiązującym miejscowym planem zagospodarowania przestrzennego „Białe Morza” (tab. 12). Tabela 12. Wyniki analizy koncepcji zagospodarowania terenów składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych z uwzględnieniem autorskiej koncepcji zagospodarowania przestrzennego [opr. wł.] Ekonomiczne Społeczne Przyrodnicze Kryterium Plan/Koncepcja Bioróżnorodność Koncepcja zagospodarowania terenów KZS „Solvay” opracowana przez Instytut Rozwoju Miast w Krakowie [2004 rok] 2 Woda 3 1 3 Powietrze 2 1 2 Teren 3 1 3 SUMA 10 5 10 Sport i rekreacja 3 3 2 Kultura 3 0 3 Edukacja 2 0 3 Turystyka 2 3 3 SUMA 10 6 11 Infrastruktura 2 3 2 Komunikacja 2 3 2 Gospodarka 1 3 2 Przestrzeń 3 2 3 SUMA 8 11 9 28 22 30 319,2 319,2 950,0 Wskaźnik RAZEM Powierzchnia terenu objęta koncepcją [tys. m2] Miejscowy plan zagospodarowania przestrzennego obszaru „Białe Morza” [2012 rok] Koncepcja zagospodarowania przestrzennego terenów po składowiskach byłych Krakowskich Zakładów Sodowych opracowana przez autora rozprawy [2014 rok] 2 2 118 Dane zaprezentowane w tabeli 12 wskazują różnice pomiędzy dotychczasowym planem zagospodarowania przestrzennego a koncepcją opracowaną przez autora niniejszej rozprawy. Autorska koncepcja, bazując na dotychczasowych opracowaniach, prezentuje część zaproponowanych wcześniej rozwiązań przestrzennych. Rozpatrując kryterium przyrodnicze autor rozprawy zwrócił uwagę na zachowanie i ochronę koryta rzeki Wilgi (nie uwzględnioną w MPZP „Białe Morza”). Dużą różnicę widać także we wskaźnikach powietrze i teren. Wynika ona głównie z zachowania skarp składowisk przed zabudową, co przekłada się bezpośrednio na ochronę obszaru przed dalszą degradacją i skażeniem okolicznych terenów. Podczas rozpatrywania kryterium społecznego podkreślono walory edukacyjne i kulturowe obszaru, których nie uwzględniono w dotychczasowym planie zagospodarowania przestrzennego. Autor rozprawy zaproponował zmniejszenie powierzchni terenów sportoworekreacyjnych na rzecz innych projektowanych funkcji, co poskutkowało spadkiem wartości wskaźnika sport i rekreacja. Maksymalna wartość wskaźnika turystyki została przejęta z MPZP „Białe Morza”, ponieważ została ona opracowana w najlepszy sposób. Największe różnice pomiędzy planami i koncepcjami zagospodarowania zestawionymi w tabeli 12 widoczne są także w kryterium ekonomicznym. Autor rozprawy w swojej koncepcji zmniejszył powierzchnię terenów infrastruktury drogowej poprzez wykluczenie możliwości budowy trasy szybkiego ruchu na terenie składowisk (spadek wartości wskaźnika infrastruktura w stosunku do MPZP „Białe Morza”). Różnica pomiędzy omawianymi wskaźnikami jest także widoczna w przypadku przestrzeni, ponieważ autor dysertacji (podobnie do koncepcji Instytutu Rozwoju Miast) nie przewiduje możliwości zabudowy wielkokubaturowej na terenie składowisk odpadów posodowych. 8.3. Propozycja rekultywacji terenów byłych składowisk KZS „Solvay” na potrzeby wdrożenia wielokierunkowej koncepcji zagospodarowania przestrzennego Wysokie zasolenie i zasadowy odczyn podłoża (przedstawione w podrozdziale 7.2) na terenie byłych składowisk odpadów KZS „Solvay” stwarzają bardzo trudne warunki do prowadzenia prac rekultywacyjnych. Ze względu na naprzemianległe występowanie warstw plastycznych i skonsolidowanych o różnym stopniu spękania nie można jednoznacznie określić kierunku migracji wód opadowych w głąb osadników. Jest to bardzo istotne zagadnienie wpływające na przebieg procesów samooczyszczania materiału osadowego 119 z zanieczyszczeń – głównie jonów odpowiedzialnych za wzrost wartości przewodności elektrolitycznej właściwej. Dla ułatwienia opisu propozycji rekultywacji autor rozprawy proponuje posługiwać się średnimi wartościami PEW dla poszczególnych warstw w obrębie II i III kompleksu stawów osadowych (ryc. 55). Ryc. 55. Średnie przewodnictwo elektrolityczne właściwe (PEW) w poszczególnych poziomach badanych kompleksów byłych składowisk odpadów KZS "Solvay" [opr. wł.] 120 Osady poprodukcyjne tworzące wierzchnią warstwę stawów osadowych odznaczają się 3-krotnie wyższym przewodnictwem elektrolitycznym właściwym niż wartości podawane przez Boronia i in. z 2000 roku (tab. 2). Wszystkie badane próbki odznaczają się wartością PEW charakterystyczną dla gleb średnio zasolonych, która przewyższa wartość przewodności toksycznej dla roślin w umiarkowanej strefie klimatycznej. Dodatkowo wraz ze wzrostem głębokości wzrasta przewodność elektrolityczna materiału, a więc także i zasolenie materiału. Oceniając przydatność materiału odpadowego do rekultywacji, stwierdza się na podstawie wyników badań laboratoryjnych występowanie naprzemianlegle warstw wilgotnych i miękkich z warstwami zbitymi i suchymi. Czynniki te powodują konieczność wykonania zabiegu rekultywacji technicznej, a następnie biologicznej. Na podstawie wyników badań laboratoryjnych materiału osadowego pobranego z terenu byłych składowisk Krakowskich Zakładów Sodowych zdecydowano się wybrać model zagospodarowania leśnego PAN. Zakłada on bezpośrednie wprowadzenie roślin docelowych na teren bezglebowy oraz kilkuletnie intensywne nawożenie. Ten sposób rekultywacji jest obecnie najskuteczniejszy i najbardziej ekonomicznie uzasadniony na obszarach skażonych chemicznie [Bender, Gilewska 2004]. Zgodnie z modelem PAN zaleca się minimum 50-centymetrową pokrywę rekultywacyjną, obsadę drzew na poziomie 5000 sztuk sadzonek na hektar oraz nasadzenia roślinności krzewiastej w liczbie 2500 sztuk na hektar. Do zagospodarowania składowisk należy użyć małych trzyletnich sadzonek o bardzo dobrze rozwiniętym systemie korzeniowym (z uwagi na bardzo trudne warunki fizykochemiczne panujące w podłożu). W celu poprawienia zdrowotności sadzonek i ograniczenia stresowości siedliska można zastosować proces mikoryzowania sadzonek. Dzięki temu procesowi rośliny uzyskują dodatkową powierzchnię chłonną oraz mają dostęp do substancji rozkładanych i wchłanianych przez grzyby [Bender, Gilewska 2004]. Rekultywacja techniczna w przypadku badanego obiektu będzie wiązała się z częściowym przebudowaniem skarp składowisk oraz nawiezieniem materiału glebowego o różnej miąższości w celu poprawy warunków siedliskowych dla roślin [Boroń, Szatko 1998]. Rosnące obecnie drzewa należy stopniowo wyciąć, ponieważ będą utrudniały poprawne przeprowadzenie prac. Ze względu na pylasty charakter składowanych osadów należy przeprojektować nachylenie skarp osadników z obecnego stosunku 1:2 na 1:5 (około 20 stopni). Taki spadek zminimalizuje możliwość rozmywania i spełzywania rekultywowanego materiału podczas obfitych opadów deszczu. Dodatkowo w celu ograniczenia procesów erozji wodnej w początkowej fazie rekultywacji można stosować 121 płotki wiklinowe lub faszynowe. Skarpy po odpowiednim uformowaniu zaleca się przykryć 25-centymetrową warstwą materiału glebowego o średnim uziarnieniu, natomiast korony osadników warstwą 50-centymetrową. Tak przygotowany obiekt można poddać procesowi rekultywacji biologicznej i rozpocząć docelowe zagospodarowanie. Rekultywacja biologiczna powinna być prowadzona dwutorowo. Osobne rozważania dotyczyć będą skarp wraz z pasami zieleni izolacyjnej i koron osadników. Skarpy należy obsiać mieszanką traw, wykorzystując metodę hydroobsiewu celem jak najszybszego zadarnienia i uniknięcia powstania procesów erozji stokowej. W kolejnym roku po zadarnieniu należy wprowadzić poprzecznostokowy, pasowy układ roślinności krzewiastej w celu umocnienia skarp przez korzenie roślin. Równolegle z pracami prowadzonymi na skarpach osadników zaleca się uporządkowanie terenów przeznaczonych pod utworzenie zieleni izolacyjnej. Pasy należy wykonać z dwóch rzędów krzewów o wzrastającej wysokości i jednego rzędu drzew. Wykonanie pasów o takiej konstrukcji skutecznie ograniczy niekorzystne oddziaływanie wiatru na skarpy rekultywowanych składowisk. Korony osadników, jak wcześniej wspomniano, należy obsadzić sadzonkami drzew i krzewów oraz obsiać teren mieszanką traw z roślinami motylkowymi. Zastosowanie roślin motylkowych w początkowym okresie rekultywacji biologicznej ma na celu szybkie wzbogacenie warstwy korzeniowej roślin w łatwo przyswajalne formy azotu. Po wykonaniu obsiewów oraz nasadzeń teren należy nawozić przez okres pięciu lat nawozami kompleksowymi z dodatkami mikro- i makroelementów. Nawożenie roślin składnikami pokarmowymi w postaci kompleksów (lub chelatów) powoduje lepsze wchłanianie substancji przez korzenie i ich transport w roślinie. Jest to szczególnie ważne dla roślin wprowadzanych tereny skażone, ponieważ ułatwia ich prawidłowy wzrost i rozwój oraz minimalizuje odczuwanie stresu wywołanego występowaniem niekorzystnego siedliska. W pierwszym i drugim roku należy zastosować dawki nawozów odpowiadające wymaganiom pokarmowym roślin, podwyższone o 25% normy. Podwyższenie normy wysiewu wiąże się z dużą zasadowością podłoża (unieruchamianie niektórych składników pokarmowych i konieczność obniżenia pH) oraz niedostatkiem składników pokarmowych. Do procesu rekultywacji biologicznej zaleca się następujące płytko korzeniące się i dobrze znoszące zasolenie gatunki roślin: a) trawy i rośliny motylkowe: − życica wielokwiatowa, − kupkówka pospolita, − kostrzewa czerwona, 122 − koniczyna czerwona, − koniczyna biała, b) krzewy: − suchodrzew zwyczajny, − rokitnik zwyczajny, − śnieguliczka biała, − trzmielina pospolita, − kruszyna pospolita, − róża pomarszczona, − kalina koralowa, c) drzewa: − czeremcha zwyczajna, − klon polny, − czereśnia ptasia, − olsza szara, − robinia akacjowa, − topola osika, − klon zwyczajny. Wybrane gatunki roślin do rekultywacji składowiska są najczęściej stosowanymi i najbardziej tolerancyjnymi gatunkami dla rozważanej strefy klimatycznej. Ze względu na specyficzne właściwości podłoża trudno jednoznacznie wskazać rośliny odporne lub nieodporne na wysokie zasolenie, ponieważ każdy z proponowanych gatunków reaguje na ten czynnik stresowy. Przy zastosowaniu wymienionych wyżej zaleceń oraz częściowym ulepszeniu podłoża rośliny te powinny rozwijać się poprawnie. Dodatkowym kryterium wyboru gatunków drzew i krzewów były ich walory krajobrazowe dostosowane do proponowanej koncepcji opisanej w podrozdziale 8.2. Przedstawione powyżej rośliny są najczęściej spotykane w założeniach parkowych i alejowych w Polsce. Posiadają estetyczny wygląd a także są powszechnie znane wśród ogrodników i architektów krajobrazu. Dodatkową cechą takiego doboru roślin jest ich kwitnienie rozłożone w czasie, co jest dodatkowym atutem proponowanej kompozycji gatunkowej. 123 9. Podsumowanie i wnioski Zanieczyszczenia chemiczne znajdujące się w środowisku w większości mają pochodzenie antropogeniczne. W badaniach z zakresu rekultywacji i rewitalizacji najczęściej poruszanymi zagadnieniami są zakwaszenie gruntów i skażenie ekosystemów metalami ciężkimi. W ciągu ostatnich kilku lat coraz większego znaczenia nabiera także podwyższona koncentracja soli w środowisku. W skrajnych przypadkach ich stężenie w gruncie może doprowadzić do całkowitego zaniku życia biologicznego. Głównym źródłem skażenia ekosystemów solami jest przemysł górniczy. Największe zanieczyszczenie środowiska wywołuje górnictwo soli kamiennej, a także węgla i rud metali. Wydobywane ze wspomnianych kopalni wody dołowe zawierają duże ładunki chlorków i siarczanów, często wielokrotnie przewyższające dopuszczalne wartości podawane w Rozporządzeniach Ministra Środowiska. Powszechnie stosowanym sposobem utylizacji tych wód jest ich podczyszczenie i odprowadzenie do cieków powierzchniowych, co w przypadku niedostatecznego ich oczyszczenia może doprowadzić do spadku jakości wody. Drugim, obok górnictwa, źródłem zanieczyszczenia środowiska solami jest przemysł chemiczny – sodowy i hutniczy. Hałdy i składowiska odpadów poprodukcyjnych lokalizowane obok zakładów negatywnie wpływają na otaczające środowisko, gdyż wody opadowe wymywają z nich szkodliwe substancje. Obecnie oprócz przemysłu istotny wkład w skażenie środowiska solami ma infrastruktura drogowa. Jej gwałtowny rozwój w ostatnich latach doprowadził do stosowania znacznych ilości soli i solanek do zimowego utrzymania dróg i chodników, negatywnie wpływając na jakość gruntów w ich sąsiedztwie [Maciak 1999; Hánêl 2004; Zimny 2005; Jabłońska 2006; Bach 2011; Gliniak, Sobczyk 2013; Gliniak i in. 2014b]. Zgodnie z obowiązującymi przepisami prawnymi należy prowadzić monitoring zakładów wpływających na pogarszanie się jakości środowiska oraz monitoring składowisk odpadów, które nie zostały właściwie odizolowane od otaczającego środowiska w procesie projektowania i rekultywacji. Jednym z takich obiektów są tereny składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych „Solvay”. Zaprezentowane w niniejszej rozprawie wyniki badań laboratoryjnych potwierdziły występowanie substancji, związanych z produkcją sody, które mogą być łatwo przenoszone w roztworach wodnych w obrębie osadników i do otaczającego środowiska. Podobne spostrzeżenia opisywali także Leszczyński [1979], Ślęzak [1993], Boroń i in. [2000], Bytnar [2002] oraz Sroczyński i in. [2007]. 124 Osad charakteryzuje się warstwowym uziarnieniem ilastym o różnym stopniu zwięzłości, zależnym od ciśnienia hydrostatycznego, jakie w trakcie eksploatacji wywierały nowo deponowane partie szlamów poprodukcyjnych. Występowanie warstwowania osadów ma istotny wpływ na rozkład warunków panujących we wnętrzu osadników oraz decyduje o możliwości zagospodarowania, potwierdzając wnioski sformułowane w pracach Boronia i in. [2000], Sroczyńskiego [2008] oraz Gliniaka i Sobczyk [2012]. Badany materiał odznacza się się odczynem od alkalicznego (pH>8) do silnie alkalicznego (pH≈13). Analizowane osady charakteryzują się także wysokimi wartościami przewodnictwa elektrolitycznego właściwego (średnio ponad 10 mS∙cm-1), które jest właściwe dla gruntów silnie zasolonych. Wilgotność aktualna materiału kształtuje się na średnim poziomie powyżej 60% wagowych i nie odbiega od wartości odnotowanych w gruntach na terenie Krakowa. W swoim składzie osad zawiera także ponad 70% węglanów, które są charakterystycznym odpadem dla przemysłu sodowego. Przeprowadzone badania zawartości metali ciężkich (Cu, Cd, Cr, Ni, As, Zn i Pb) w wierzchniej warstwie zdeponowanych osadów nie wykazały przekroczenia dopuszczalnych norm koncentracji dla terenów poprzemysłowych. Analiza przekrojowa próbek osadów wykazała występowanie różnic we właściwościach fizykochemicznych pomiędzy górnymi i dolnymi warstwami. Badania osadów potwierdziły także występowanie związków łatwo rozpuszczalnych w wodzie, które przemieszczają się w głębsze partie omawianych składowisk i w wyniku przesycenia roztworu ulegają procesom wtórnej akumulacji [Boroń i in. 2000; Bytnar 2002; Krzak 2005; Sroczyński i in. 2007; Gliniak i in. 2014a]. Równolegle do przeprowadzonych badań materiału osadowego analizowano wpływ składowisk odpadów na stan i jakość wód w rzece Wildze. Wykonane analizy parametrów fizykochemicznych wody wykazały ich sezonową zmienność oraz nieznaczny wpływ osadników byłych KZS „Solvay” na jakość wody. Jedynym parametrem, który znacznie przekraczał obowiązujące normy, była przewodność elektrolityczna, która spowodowała zakwalifikowanie wody w Wildze do III-V klasy czystości. Omawiane analizy wody mogą wskazywać na wymycie większości łatwo rozpuszczalnych chlorków, które znajdowały się w szlamach poprodukcyjnych [Ślęzak 1993; Krzak 2005; Gliniak i in. 2014b]. Przedstawione powyżej wyniki, mające duże znaczenie w projektowaniu funkcji przestrzennych tego obszaru, zostały uzupełnione fitoindykacyjną oceną geotechniczną. Analiza stateczności osadników wykazała ich niewielką przydatność do zabudowy ze względu na specyficzne i agresywne warunki, jakie panują w obrębie osadników. Wysoka aktywność chemiczna odpadów wymaga zastosowania kosztownych technologii 125 budowlanych, eliminujących występowanie korozji chemicznej. Podobne wnioski występują w pracach Sroczyńskiego i in. [2007], Sroczyńskiego [2008] oraz Gliniaka [2014]. Na podstawie wyników przeprowadzonych badań laboratoryjnych i zaobserwowanej w trakcie prowadzenia wizji terenowych specyfiki terenu składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych dokonano oceny możliwości zagospodarowania przestrzennego wspomnianego terenu. Przeprowadzona analiza, według metodyki zaproponowanej przez autora rozprawy, objęła zarówno historyczne opracowania, jak i obowiązujące projekty. Pierwotny plan zagospodarowania przestrzennego (opracowany w 1994 roku) przyjęto jako stan wyjściowy. Analiza dotychczas obowiązującego planu wskazuje jako główne kierunki rozwoju terenu byłych składowisk Krakowskich Zakładów Sodowych różne formy zabudowy i komunikacji miejskiej. Ocena planów zagospodarowania przestrzennego terenów składowisk byłych KZS „Solvay” wykazała także konieczność tworzenia na tym obszarze parków z uporządkowaną zielenią i obiektów rekreacyjno-sportowych. Wcześniejsze kierunki rozwoju zostały częściowo wykorzystane przez autora rozprawy w opracowanej przez niego koncepcji zagospodarowania. Oprócz wymienionych funkcji niezwykle istotnym elementem proponowanego planu jest uwzględnienie specyficznych warunków podłoża oraz bliskość obiektów sakralnych i uwarunkowania historyczne związane z tymi terenami. Ze względu na obecność dwóch chrześcijańskich sanktuariów poświęconych miłosierdziu bożemu ważne jest, aby rozwijać w planach funkcje turystyczne w tej części Krakowa, których obecnie brakuje w przestrzeni miejskiej dzielnicy Podgórze [por. Sobczyk, Wawrzyniak 2009; Gliniak, Sobczyk 2014; Poros, Sobczyk 2014]. Przeprowadzone w latach 2011-2014 obserwacje szaty roślinnej na terenie składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych pozwoliły wskazać główne wytyczne dotyczące rekultywacji tego obszaru. Jako podstawę do przeprowadzenia rekultywacji technicznej autor rozprawy przyjął charakterystyczne parametry podłoża, wykazane w pracach laboratoryjnych opisanych w niniejszej dysertacji (m. in. zasadowe pH, toksyczna przewodność elektrolityczna właściwa, niejednorodność składowanego materiału). Najważniejszym zabiegiem, jaki należy wykonać podczas dostosowywania tego terenu na potrzeby planów zagospodarowania, jest wyrównanie i zwiększenie miąższości materiału gruntowego, pierwotnie wykorzystanego do przykrycia stawów osadowych. Jednocześnie należy prowadzić prace mające na celu stabilizację skarp i zboczy, przeciwdziałającą erozji wodnej zdeponowanego materiału. Rekultywacja biologiczna powinna zostać przeprowadzona zgodnie z modelem PAN z zastosowaniem intensywnego nawożenia mineralnego w pierwszych latach uprawy. Bardzo ważnym aspektem tej części rewitalizacji jest 126 uwzględnienie w projektach zieleni gatunków roślin o płytkim systemie korzeniowym i wysokiej odporności na bardzo wysokie zasolenie podłoża, co potwierdzają obserwacje opisywane w pracach m. in. Boronia i in. 2000; Sroczyńskiego i in. 2007; Zająca i in. 2007; Gliniaka 2014. Metodyka i wyniki badań dotyczące terenów skażonych chemicznie (wysokie zasolenie podłoża) zaprezentowane w niniejszej rozprawie mogą zostać wykorzystane przy tworzeniu projektów zagospodarowania przestrzennego innych obszarów o podobnym charakterze, np. składowisk odpadów Zakładów Sodowych w Janikowie. Zależności pomiędzy parametrami fizykochemicznymi osadów poflotacyjnych zgromadzonych na składowiskach byłych Krakowskich Zakładów Sodowych, wykazane przez autora dysertacji, zostały wykorzystane jako podstawa do wykonania projektu biologicznej zabudowy przeciwpyłowej składowiska odpadów „Żelazny Most” w miejscowości Rudna należących do spółki KGHM Polska Miedź S.A. Przedstawione poniżej wnioski oparto na analizie wyników przeprowadzonych badań laboratoryjnych uzupełnionych prowadzonymi obserwacjami terenowymi i studiami literaturowymi dotyczącymi składowisk odpadów byłych Krakowskich Zakładów Sodowych „Solvay”. Efektem tych prac było opracowanie autorskiej metodyki oceny możliwości zagospodarowania przestrzennego terenów skażonych chemicznie. Oprócz elementów bezpośrednio wynikających z lokalizacji składowiska uwzględniono w niej zapotrzebowanie społeczności lokalnej na określone funkcje terenu (np. kulturowe, rekreacyjne, wypoczynkowe). Rozważania te prowadzą do sformułowania kilku istotnych wniosków: 1. Analizowany osad charakteryzował się odczynem alkalicznym (średnie pH wynosiło ponad 10), wysoką przewodnością elektrolityczną właściwą (średnio ponad 10 mS∙cm-1), średnią wilgotnością aktualną na poziomie 60% oraz wysoką koncentracją węglanów (średnio ponad 70%). W trakcie badań terenowych na terenie składowisk byłych krakowskich Zakładów Sodowych stwierdzono występowanie naprzemianległych warstw o uziarnieniu ilastym i różnym stopniu konsolidacji odpadów. 2. Przeprowadzone analizy rozkładu przestrzennego pH, przewodności elektrolitycznej właściwej, wilgotności aktualnej oraz zawartości węglanów wykazały obecność jonów o charakterze zasadowym, łatwo rozpuszczalnych w wodzie opadowej, które mają zdolność do akumulacji w głębszych warstwach składowisk. Występowanie tych jonów stwarza warunki stresowe dla wzrostu i rozwoju roślin głęboko korzeniących się. 3. Badania prób osadów z wierzchniej warstwy składowisk (0÷35 cm) nie wykazały przekroczenia dopuszczalnych zawartości metali ciężkich: Cu, Cd, Cr, Ni, As, Zn i Pb. 127 4. Przeprowadzone analizy fizykochemiczne wód rzeki Wilgi nie wykazały istotnego wpływu składowisk odpadów posodowych KZS „Solvay” na ich stan oraz jakość. Odnotowane w trakcie pomiarów przekroczenia norm przewodnictwa elektrolitycznego właściwego wody w Wildze mogą wskazywać na możliwość ich antropogenicznego zanieczyszczenia w górnym biegu rzeki, przebiegającym przez tereny rolnicze. 5. Badania biogeotechniczne wykonane na terenie osadników byłych KZS „Solvay” potwierdziły występowanie specyficznych warunków w obrębie składowisk oraz właściwości osadów niesprzyjające posadowieniu na nich budynków i konstrukcji inżynierskich. Najważniejsze z cech to: ‒ ilaste uziarnienie odpadów ułatwiające procesy erozji wodnej, ‒ różny stopień uwilgotnienia materiału wewnątrz brył osadników mogący powodować jego półpłynność ‒ wysokie zasolenie sprzyjające korozji chemicznej betonu w fundamentach budynków. 6. Analiza planów i koncepcji zagospodarowania terenu składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych wykazała jako główne kierunki użytkowania funkcje zabudowy mieszkaniowej, usługowej oraz komunikacyjnej. W świetle wykonanych badań wspomniane funkcje powinny mieć charakter uzupełniający w planowaniu przestrzennym na terenach składowisk odpadów posodowych. 7. Przeprowadzone badania i analizy materiałów archiwalnych jednoznacznie wskazują na funkcje rekreacyjno-sportowe z wykorzystaniem uporządkowanej zieleni niskiej jako optymalne kierunki zagospodarowania przestrzennego składowisk odpadów posodowych. Przy projektowaniu zieleni należy uwzględnić występowanie stresowych wartości zasolenia dla roślin korzeniących się poniżej 30 cm głębokości i dobierać płytko korzeniące się gatunki roślin. 8. Funkcje rekreacyjno-sportowe mogą być uzupełniane o funkcje turystyczne i niewielkie obiekty usługowe na składowiskach odpadów posodowych. Wspomniane elementy powinny zostać wprowadzone do planu zagospodarowania przestrzennego „Białe Morza”. 128 10. Bibliografia 1. Aftalion F.: A history of the International Chemical industry. University of Pensylwania Press 1991, ss. 411. 2. Bach A.: Przeprowadzenie badań zanieczyszczenia metalami ciężkimi gleb terenów zieleni przylegających do ciągów komunikacyjnych i ocena stopnia zasolenia wraz z oznaczeniem poziomu pH gleby. Urząd Miasta Krakowa, Kraków 2011, ss. 96. 3. Baran S.: Ocena stanu degradacji i rekultywacji gleb. Wydawnictwo Akademii Rolniczej w Lublinie, Lublin 2000, ss. 244. 4. Bednarek R., Dziadowiec H., Pokojska U., Prusinkiewicz Z.: Badania ekologicznogleboznawcze. Wydawnictwo PWN, Warszawa 2005, ss. 344. 5. Bender J., Gilewska M.: Rekultywacja w świetle badań i wdrożeń. Roczniki gleboznawcze, vol. 55, no. 2, Warszawa 2004,s. 29-46. 6. Bernstein L., Francois L. E., Clark R. A.: Interactive effects of salinity and fertility on yields of grains and vegetables. Agronomy Journal, Vol. 66, 1974, s. 412-421. 7. Bernstein L.: Effects of salinity and sodicity on plant growth. Annual Review of Phytopathology, Vol. 13, 1975, s. 295-312. 8. Biuro Planowania Przestrzennego: Miejscowy plan zagospodarowania przestrzennego obszaru “Białe Morza”. Urząd Miasta Krakowa, 2012, dostępny na stronie: http://www.bip.krakow.pl/?dok_id=53358, data dostępu 15.07.2013. 9. Biuro Rozwoju Krakowa: Miejscowy plan szczegółowy zagospodarowania przestrzennego terenów Krakowskich Zakładów Sodowych „Solvay” w likwidacji, w rejonie ulic: Zakopiańskiej, Myślenickiej i Podmokłej, skala 1:2000. Kraków 1994. 10. Boroń K., Szatko E.: Biological aspect of soda wastes decanters reclamation in the former Kraków Soda Plant “Solvay” [W]: Fox H. R., Moore H. M., McIntosh A. D.: Land Reclamation, achieving sustainable benefits. Balkema, Rotterdam 1998, s. 451-456. 11. Boroń K., Zając E., Klatka S.: Rekultywacja terenu składowania odpadów KZS “Solvay” w Krakowie. Inżynieria ekologiczna nr 1 – Ochrona i rekultywacja gruntów, Baranów Sandomierski 2000, s. 58-64. 12. Bortel E., Koneczny H.: Zarys technologii chemicznej, Wydawnictwo PWN, Warszawa 1992, ss. 568. 13. Brady N., Weil R.: The Nature and Properties of Soils, 13th Edition. Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey 2002, ss. 960. 14. Bukowski A.: Krajowy przemysł sodowy przed V Kongresem Techników Polskich. Chemik nr 8-9, 1965, s. 2-15. 129 15. Bytnar K.: Mineralogiczno-geochemiczne studium procesów degradacji gruntów pod wpływem substancji alkalicznych na przykładzie terenów poprodukcyjnych K. Z. S. “Solvay”. Rozprawa doktorska, WGGiOŚ AGH, Kraków 2002, ss. 144. 16. Champagnol F.: Relationships between phosphate nutrition of plants and salt toxicity. Phosphorus Agriculture, Vol. 76, 1979, s. 35-43. 17. Ciech S. A.: Nasza Historia. Dostępny na stronie: http://www.ciechgroup.com/PL/PoznajCiech/Strony/NaszaHistoria.aspx, data dostępu 01.07.2013. 18. Ciech S. A.: Odbudowa rynku sody kalcynowanej rozpocznie się w 2011 r. Chemia i biznes 2010, dostępny na stronie: http://www.chemiaibiznes.com.pl/artykuly/pokaz/31 Odbudowa_rynku_sody_kalcynowanej_rozpocznie_sie_w_2011_r.html, data dostępu 10.07.2014. 19. Ciechowski M.: Preferowane kierunki zagospodarowania terenów poprzemysłowych w opinii mieszkańców wybranych miast województwa małopolskiego. II Kongres Rewitalizacji Miast, Instytut Rozwoju Miast, Kraków 2012, ss. 14. 20. Collepardi M.: A state of the art. Review on delayed ettringite attack on concreto. Cement and Concrete Composites, Vol. 25, No. 4-5, 2003, s. 401-407 21. Conjeaud M.: Mecanisme d'attaque des Ciments Portland par CaCl2. International Seminar on Calcium Aluminates. Torino 1982, s. 171-181. 22. Cram W. J.: Internal factors regulating nitrate and chloride influx in plant cells. Journal of Experimental Botany, Vol. 24, 1973, s. 328-341. 23. Cressie N.: The origins of kriging. Mathematical Geology, Vol. 22, 1990, s. 239-252. 24. Czarnecki L., Emmons Peter H.: Naprawa i ochrona konstrukcji betonowych. Wydawnictwo Polski Cement, Kraków 2002, ss. 434. 25. Dmochowska H.: Rocznik statystyczny przemysłu. Wydawnictwo GUS, Warszawa 2014, ss. 571. 26. Dzierwa K., Zawisza E.: Wpływ zagęszczania i nawadniania na ścisłość mieszanek odpadów posodowych z popiołami lotnymi. Acta Scientarum Polonarum Formatio Circumiectus, Vol.5, No.1, 2006, s. 17-27. 27. FAO: World reference base for soil resources 2006. A framework for international classification, correlation and communication. World Soil Resources Reports No. 103. Organizacja Narodów Zjednoczonych do spraw Wyżywienia i Rolnictwa, Rzym 2006, ss. 128. 28. Fotyma M., Mercik S.: Chemia rolna. Wydawnictwo PWN, Warszawa 2004, ss. 286. 29. Gabzdyl W., Hanak B.: Surowce mineralne Górnośląskiego Zagłębia Węglowego i obszarów przyległych. Przegląd Górniczy, Vol. 53, No. 9, 2005, s. 726-733. 130 30. Gambuś F.: Metale ciężkie w wierzchniej warstwie gleb i w roślinach regionu krakowskiego. Zeszyty Naukowe Akademii Rolniczej w Krakowie, Rozprawy habilitacyjne, No. 176, Kraków 1993, ss. 81. 31. Gaszyński J., Gładysz B., Jurczak S.: Ocena geotechnicznych warunków posadowienia obiektów na terenie składowiska odpadów Solvay – Białe Morza. Ekspertyza geotechniczna, Archiwum PUG-L Chemkop-Laborgeo, Kraków 2006, ss. 26. 32. Ghosh M., Singh S. P.: A review of phytoremediation of heavy metals and utilization of its by products. Applied Ecology and Environmental Research, Vol. 3, No.1, 2005, s. 1-18. 33. Gliniak M.: Kierunki rekultywacji obszarów zdegradowanych działalnością Krakowskich Zakładów Sodowych „Solvay”. Dokonania Młodych Naukowców – wydanie elektroniczne, Vol. 3, No. 2, Kraków 2014, s. 266-271. 34. Gliniak M., Sobczyk W.: Kierunki rekultywacji obszarów zdegradowanych działalnością Krakowskich Zakładów Sodowych „Solvay”. Rocznik Ochrona Środowiska. Annual Set The Environment Protection, Vol. 14, Middle Pomeranian Scientific Society of the Environment Protection, Koszalin 2012, s. 660-672. 35. Gliniak M., Sobczyk W.: Antropogeniczne procesy zasolenia gleb. Rocznik Naukowy Edukacja-Technika-Informatyka: Wybrane problemy edukacji technicznej i zawodowej, Vol. 4, No. 1, 2013, s. 271-277. 36. Gliniak M., Sobczyk W.: Koncepcja zagospodarowania terenu poprzemysłowego „Solvay”. Rocznik Naukowy Edukacja-Technika-Informatyka: Problemy edukacji ekologicznej i społecznej, Vol. 5, No. 1, 2014, s. 354-359. 37. Gliniak M., Sobczyk W., Mitura A.: Evaluation of chosen heavy metals contents in outer layer of post flotation clarifiers from Krakowskie Zakłady Sodowe „SOLVAY”. Polish Journal of Environmental Studies, Vol. 23, No. 3A, 2014 (a), s. 40-43. 38. Gliniak M., Pawul M., Sobczyk W.: Wpływ transportu i składowisk poprzemysłowych byłych Krakowskich Zakładów Sodowych „Solvay” na stan i jakość wody rzeki Wilga w Krakowie. Logistyka – Nauka, No. 4, 2014 (b), s. 4295-4302. 39. Gołda T.: Rekultywacja. Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków 2005, ss. 107. 40. Gołda T.: Inicjalne procesy glebotwórcze zachodzące w szlamach poflotacyjnych w wyniku upraw rekultywacyjnych i wieloletniego użytkowania rolnego. Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków 2007, ss. 86. 41. Grattan S. R., Grieve C. M.: Mineral nutrient acquisition and response by plants grown in saline environments [W:] Pessarakli M. (red.): Handbook of Plant and Crop Stress. Marcel Dekker, New York 1994, s. 203-226. 42. Gray D. H., MacDonald A., Thomann T., Blatz I., Shields F. D.: The effects of vegetation on the structural integrity of sandy levees. Technical Report No. REMR-EI-5, U.S. Army Waterways Experiment Station, Vicksburg 1991, ss. 96. 131 43. Grünewald G., Kaiser K., Reinhold J., Guggenberger G.: Organic matter stabilization in young calcareous soils as revealed by density fractionation and analysis of lignin-derived constituents. Organic Geochemistry, Vol. 37, No. 11, Elsevier 2006, s. 1573-1589. 44. Grünewald G., Kaiser K., Reinhold J.: 2007. Alteration of secondary minerals along a time series in young alkaline soils as derived from carbonic wastes of soda production. Catena, Vol. 71, Elsevier 2007, s. 487-496. 45. Grycza W. Technologia sody amoniakalnej. Państwowe Wydawnictwa Techniczne, Warszawa 1953, ss. 229. 46. Grzebisz W.: Nawożenie roślin uprawnych. Wydawnictwo PWRiL, Warszawa 2008, ss. 428. 47. Hánêl L.: Colonization of chemical factorywastes by soil nematodes. Pedobiologia, Vol. 48, Elsevier 2004, s. 373-381. 48. Hasegawa P. M., Bressan R. A., Handa A. V.: Cellular mechanisms of salinity tolerance. Horticular Science, Vol. 21, No. 6, 1986, s. 1317-1324. 49. Hasegawa P. M., Bressan R. A., Zhu J. K., Bohnert H. JPlant cellular and molecular responses to high salinity. Annual Review Plant Physiology and Plant Molecular Biology, Vol. 51, 2000, s. 463-499. 50. Hess M.: Klimat aglomeracji krakowskiej. Zeszyty Naukowe AGH – Sozologia i Sozotechnika, No. 361, Vol. 1, 1974, s. 79-93. 51. Hulisz P.: Wybrane aspekty badań gleb zasolonych w Polsce. Wydawnictwo Stowarzyszenie Oświatowców Polskich, Toruń 2007, ss. 40. 52. Instytut Rozwoju Miast w Krakowie: Lokalny program rewitalizacji terenów poprzemysłowych tzw. “Białych Mórz” – założenia programu rewitalizacji. Wydawnictwo IRM, Kraków 2004, ss. 26. 53. Izzo R., Navari-Izzo F., Quartacci M. F.: Growth and mineral absorption in maize seedlings as affected by increasing NaCl concentrations. Journal of Plant Nutrition, Vol. 14, 1991, s. 687-699. 54. Jabłońska B.: Wpływ wód dołowych odprowadzonych z Kopalni Węgla Kamiennego „Ziemowit” na jakość wody w Potoku Goławieckim. Ochrona Środowiska, Vol. 28, No. 3, 2006, s. 29-33. 55. Jackson M.: Soil chemical analysis. Constable & Co. Ltd., London 1958, ss.197. 56. Jan Paweł II: Dar i Tajemnica – w pięćdziesiątą rocznicę moich święceń kapłańskich. Wydawnictwo św. Stanisława BM, Kraków 2005, ss. 104. 57. Jeż J.: Biogeotechnika. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2008, ss. 560. 58. Kabata-Pendias A., Pendias H.: Biogeochemia pierwiastków śladowych. Wydawnictwo PWN, Warszawa 1999, ss. 398. 132 59. Kachel B.: Lucerna. Aura, Vol. 9, 1995, s. 9-10. 60. Kafkafi U., Siddiqi M. Y., Ritchie R. J., Glass A. D. M., Ruth T. J.: Reduction of nitrate (13NO3) influx and nitrogen (13N) translocation by tomato and melon varieties after short exposure to calcium and potassium chloride salts. Journal of Plant Nutrition, Vol. 15, 1992, s. 959-975. 61. Kalisiewicz D. (red.): Encyklopedia Krakowa. Wydawnictwo PWN, Warszawa-Kraków 2000, ss. 1114. 62. Kleczkowski A. S.: Mapa głównych zbiorników wód podziemnych w Polsce wymagających szczególnej ochrony w skali 1:500000. Instytut Hydrologii i Geologii Inżynierskiej AGH, Kraków 1990, ss. 93. 63. Komisja Europejska – Dyrekcja Generalna ds. Badań Naukowych: Dokument referencyjny na temat najlepszych dostępnych technik dla produkcji. Przemysł chemikaliów nieorganicznych produkowanych w dużych ilościach – substancji stałych i innych. Sewilla 2006, ss. 13. 64. Kopcewicz J., Lewak S.: Fizjologia roślin. Wydawnictwo PWN, Warszawa 2012, ss. 810. 65. Kondracki J.: Geografia regionalna Polski. Wydawnictwo PWN, Warszawa 2011, ss. 468. 66. Koneczny H.: Podstawy technologii chemicznej. Wydawnictwo PWN, Warszawa 1973, ss. 403. 67. Koś R., Miakota B.: Utylizacja odpadów stałych na nawozy wapniowe w Inowrocławskich Zakładach Chemicznych. VII Międzynarodowe Sympozjum Przemysłu Sodowego, Toruń 1988, s. 230-237. 68. Kotuby-Amacher J., Koenig R., Kitchen B.: Salinity and Plant Tolerance. Utah State University, 1997, ss. 8. 69. Kowalik S.: Zagadnienia z gleboznawstwa dla studentów inżynierii środowiska. Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków 2007, ss. 175. 70. Kozak D., Chmiel B., Niećko J.: Ochrona środowiska. Podręcznik do ćwiczeń terenowych. Chemiczne aspekty ochrony środowiska. Wydawnictwo UMCS, Lublin 1999, ss. 269. 71. Kozłowski S., Goliński P., Zielewicz W., Lembicz M., Rogowski A.: Zmiany składu chemicznego mannicy odstającej (Puccinellia dystans L. Parl.) w świetle oddziaływania zasolenia jako czynnika antropogenicznego. Annales Universitatis Mariae Curie-Skłodowska, Vol. 59, No. 4, sectio E, 2004, s. 1965-1976. 72. Krasheninnikov S.А.: Technologia sody. Wydawnictwo Khimiya, Moskwa 1988, ss. 304. 133 73. Kruszka F., Wartalski A. Historia polskiego przemysłu nieorganicznego – karty z historii polskiego przemysłu chemicznego, Wydawnictwo Chempress, Gliwice 1996, ss. 505. 74. Krzak I.: Zagospodarowanie terenów poprzemysłowych Krakowskich Zakładów Sodowych “Solvay”. [W:] Szponar A., Horska-Schwarz S.: Struktura przestrzennofunkcjonalna krajobrazu. Problemy Ekologii Krajobrazu, Vol. 17, 2005, s. 283-287. 75. Krzaklewski W.: Leśna rekultywacja i biologiczne zagospodarowanie nieużytków poprzemysłowych. Skrypt Akademii Rolniczej w Krakowie, Kraków 1988, ss. 108. 76. Kuczmarski M.: Usłonecznienie i zachmurzenie w Krakowie. Przegląd Geofizyczny, Vol. 27, No. 3-4, 1982, s. 241-249. 77. Kulczycka J., Poda R.: Management of post-industrial sites in Cracow. Gospodarka Surowcami Mineralnymi, Vol. 21., No. 4, 2005, s. 73-80. 78. Kupiec I., Mleczko P.: Miejscowy plan zagospodarowania przestrzennego obszaru “Białe Morza” – prognoza oddziaływania na środowisko. Urząd Miasta Krakowa, Biuro Planowania Przestrzennego, Kraków 2012, ss. 53. 79. Kurdowski W.: Corrosion of cement paste in strong chloride water solutions [W:] Stoch L.: Advances Ceramics, Glass and Mineral Binding Materials. Proceedings of 5th Polish-German Seminar in Zakopane, Wydawnictwo Polskiego Towarzystwa Ceramicznego, Vol. 42, Kraków 1993, s. 35-42. 80. Kurdowski W.: Chemia cementu i betonu. Wydawnictwo Polski Cement, Warszawa 2010, ss. 728. 81. Larcher W.: Physiological Plant Ecology. Berlin-Heidelberg-Nowy Jork 1995, ss. 513. 82. Leszczyński St.: Przemysł sodowy a ochrona środowiska. Chemik, Vol. 32, No.6, 1979, s. 169-172 83. Loska F., Tadych A.: Sposoby zabezpieczania wód podziemnych przed infiltracją odcieków ze składowisk w Janikowskich Zakładach Sodowych. VII Międzynarodowe Sympozjum Przemysłu Sodowego, Toruń 1988, s. 255-266. 84. Maciak F.: Ochrona i rekultywacja środowiska. Wydawnictwo SGGW, Warszawa 1999, ss. 348. 85. Marcinek J., Komisarek J. (red.): Systematyka gleb Polski wydanie 5. Soil Science Annual, Vol. 62, No. 3, 2011, ss. 193. 86. Marek A. (red.): Pełna ochrona betonu z wykorzystaniem produktów systemu Penetron. Wydawnictwo i-press, Kraków 2013, ss. 252. 87. Marks I., Ber A., Gogołek W., Piotrowska K.: Szczegółowa Mapa Geologiczna Polski w skali 1:50000, Państwowy Instytut Geologiczny, Warszawa 2012. Wydawnictwo Springer-Verlag, 134 88. Marschner H.: Mineral Nutrition of Higher Plants. Academic Press, London 1995, ss. 889. 89. Matthew D. A., Effler S. W.: Decreases in pollutant loading from residual soda ash production waste water. Air and Soil Pollution, Vol. 146, No.1-4, Kluwer Academic Publishers, Netherlands 2003, s. 55-73. 90. Matuszko D.: Klimat Krakowa XX wieku. Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej UJ, Kraków 2007, ss. 251. 91. Miller P.: Zasolenie wód w Polsce. Przyroda Polska, No. 10, 2004, s. 24-25. 92. Molenda J.: Technologia chemiczna. Wydawnictwo WSiP, Warszawa 1988, ss. 453. 93. Momonoki Y. S., Kato S., Kamimura H.: Studies on the mechanism of salt tolerance in Salicornia Herbacea L. High osmosis of epidermal cells in stem. Japanese Journal of Crop Science, Vol. 63, 1994, s. 650-656. 94. Munns R.: Comparative physiology of salt and water stress. Plant, Cell and Environment, Vol. 25, No. 2, 2002, s. 239-250. 95. Nagawiecka H., Boroń K., Gałka A., Lipka K.: Biologiczna rekultywacja osadników odpadów posodowych Krakowskich Zakładów Sodowych. Zeszyty Naukowe Akademii Rolniczej w Krakowie, No. 251, Kraków 1980, s. 253-259. 96. Nagawiecka H., Klimek M.: Możliwości rolniczej utylizacji odpadów posodowych Krakowskich Zakładów Sodowych. Zeszyty Naukowe AGH – Geodezja, Vol.100, No. 1186, Kraków 1990, s. 105-115. 97. Neville A. M.: Chloride attack of reinforced concreto – an overview. Materials and Structures, Vol. 28, No. 176, 1995, s. 63-70. 98. Neville A. M.: Właściwości betonu. Wydawnictwo Polski Cement, Kraków 2000, ss. 874. 99. Niedoba T.: Analysis of sulfur and volatile components in coal based on particle size and particle density: use of an ordinary kriging method [W:] ISARC: 23rd World Mining Congress, Kanada 2013, s. 1-8. 100. Niedoba T., Tumidajski T.: Application of ordinary kriging in purpose of determination of ash contents in coal dependably on density and particle size of contaminated material [W:] IMPC: XXVI International Mineral Processing Congress, Indie 2012, s. 3835-3843. 101. Obrębska-Starklowa B., Olecki Z., Trepińska J.: Uwarunkowania klimatyczne w aspekcie rozwoju terytorialnego i przemysłowego Krakowa [W:] Domański B., Jackowski A. (red.): Geografia, Człowiek, Gospodarka, Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej UJ, Kraków 1997, s. 233-243. 102. Okrutniak M.: Rekultywacja Krakowskich Zakładów Sodowych Solvay – sukces czy porażka? Wszechświat, Vol. 111, No. 10-12, 2010, s. 271-276. 135 103. Perez-Alfocea F., Balibrea M. E., Santa-Cruz A., Estañ M. T.: Agronomical and physiological characterization of salinity tolerance in a commercial tomato hybrid. Plant and Soil, Vol. 180, 1996, s. 251-257. 104. Pessarakli M.: Dry matter yield, nitrogen-15 absorption, and water uptake by green bean under sodium chloride stress. Crop Science, Vol. 31, 1991, s. 1633-1640. 105. Piernik A., Hulisz P., Nienartowicz A.: Effect of land use on ecological value of inland saline meadows. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, Vol. 507, No. 2, 2005, s. 415-423. 106. Piernik A.: Śródlądowe słone łąki, pastwiska i szuwary (Glauco-Puccinietalia, część zbiorowiska lądowe). Monitoring gatunków i siedlisk przyrodniczych ze szczególnym uwzględnieniem specjalnych obszarów ochrony siedlisk NATURA 2000. Metodyka monitoringu – przewodniki metodyczne, Biblioteka Monitoringu Środowiska, Warszawa 2008, ss. 321. 107. Pluta I.: Wody kopalń Górnośląskiego Zagłębia Węglowego – geneza, zanieczyszczenia i metody oczyszczania. Prace Naukowe Głównego Instytutu Górnictwa, No. 865, 2005, ss. 169. 108. PN-B-02480:1986. Grunty budowlane – Określenia, symbole, podział i opis gruntów. 109. PN-ISO 10390:1997. Jakość gleby – Oznaczanie pH. 110. PN-ISO 11265:1997. Jakość gleby – Oznaczanie przewodności elektrycznej właściwej. 111. PN-ISO 11465:1999. Jakość gleby – Oznaczanie zawartości suchej masy gleby i wody w glebie w przeliczeniu na suchą masę gleby – Metoda wagowa. 112. PN-ISO 11047:2001. Jakość gleby – Oznaczanie kadmu, chromu, kobaltu, miedzi, ołowiu, manganu, niklu i cynku w ekstraktach gleby wodą królewską – Metody płomieniowej i elektrotermicznej absorpcyjnej spektrometrii atomowej. 113. PN-ISO 10693:2002. Jakość gleby – Oznaczanie zawartości węglanów – Metoda objętościowa. 114. PN-ISO 11466:2002. Jakość gleby rozpuszczalnych w wodzie królewskiej. – Ekstrakcja pierwiastków śladowych 115. PN-ISO 11277:2005. Jakość gleby – Oznaczanie składu granulometrycznego w mineralnym materiale glebowym – Metoda sitowa i sedymentacyjna. 116. PN-EN ISO 14688-1:2006. Badania geotechniczne – Oznaczanie i klasyfikowanie gruntów. Część 1 – Oznaczanie i opis. 117. PN-EN ISO 14688-2:2006. Badania geotechniczne – Oznaczanie i klasyfikowanie gruntów. Część 2 – Zasady klasyfikowania. 118. PN-EN ISO 5667:2008. Jakość wody – Pobieranie próbek. 119. PN-R-04031:1997. Analiza chemiczno-rolnicza gleby – Pobieranie próbek. 136 120. Poda R.: Solvay wczoraj i dziś. Agencja Rozwoju Regionu Krakowskiego S.A., Kraków 1999, ss. 50. 121. Policht-Latawie A., Kopica A.: Wpływ kopalni węgla kamiennego na jakość wody rzeki Wisły. Annual Set of the Environmnetal Protection, Vol. 15, 2013, s. 2640-2651. 122. Poros M., Sobczyk W.: Uwarunkowania krajobrazowe i społeczno-gospodarcze rekultywacji i zagospodarowania terenu po eksploatacji odkrywkowej piaskowców kwarcytowych w Wiśniówce Małej k. Kielc. Przegląd Górniczy, Vol. 69, No. 5, 2013, s. 133-137. 123. Poros M., Sobczyk W.: Kierunki rekultywacji terenów pogórniczych obszaru chęcińskokieleckiego w kontekście ich wykorzystania w aktywnej edukacji geologicznej. Rocznik Ochrona Środowiska. Annual Set The Environment Protection, Vol. 16, Middle Pomeranian Scientific Society of the Environment Protection, Koszalin 2014, s. 386403. 124. Pośpiech N., Skalski T.: Factors influencing earthworm communities in post-industrial areas of Krakow Soda Works. European Journal of Soil Biology, vol. 42, 2006, s. 278-283. 125. Potarzycki J., Grzebisz W., Biber M., Diatta J.B.: Stan geochemiczny gleb i jakość płodów rolnych w strefie oddziaływania tarasy komunikacyjnej PoznańŚwiecko. Roczniki Akademii Rolniczej w Poznaniu, Melioracje w Inżynierii Środowiska, Vol. 20, No. 1, 1999, s. 77-85. 126. Rahman S., Vance G. F., Munn L. C.: Salinity induced effects on the nutrient status of soil, corn leaves and kernels. Communications in Soil Science Plant Analysis, Vol. 24, No. 17-18, 1993, s. 2251-2269. 127. Romer E.: Regiony klimatyczne Polski. Prace Wrocławskiego Towarzystwa Naukowego, Seria B, No. 16, Wrocław 1949, ss. 26. 128. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 9 września 2002 r. w sprawie standardów jakości gleby oraz standardów jakości ziemi. Dz. U. 2002 nr 165 poz. 1359. 129. Rozporządzenie Ministra Środowiska z 9 listopada 2011 r. w sprawie sposobu klasyfikacji stanu jednolitych części wód powierzchniowych oraz środowiskowych norm jakości dla substancji priorytetowych. Dz. U. 2011 nr 257 poz.1545. 130. Rusek J.: Collembola succession on deposits from a chemical factory. 6th International Seminar on Apterygota in Siena, Pedobiologia, Vol. 48, No. 5-6, Elsevier 2004, s. 519-525. 131. Sady W., Rożek S.: The effect of physical and chemical soil properties on accumulation of cadmium in Carrot. Acta Horticulturae, Vol. 571, 2002, s. 73-75. 132. Sanecki L.: Charakterystyka istniejących stawów osadowych Krakowskich Zakładów Sodowych i przydatność inwestycyjna terenu osadników. Czasopismo Techniczne – Budownictwo, No. 2, 1994, s. 46-59. 137 133. Seelig B. D.: Salinity and sodicity in North Dakota soils. North Dakota State University Extension Service, EB 57, 2000, ss. 16. 134. Sharpley A. N., Meisinger J. J., Power J. F., Suarez D. L.: Root extraction of nutrients associated with long-term soil management. Advances in Soil Science, Vol. 19, Springer 1992, s. 151-217. 135. Shatow A. A., Dryamina M. A., Badertdinov R. N.: Potential utilizations of soda production wastes. Chemistry for Sustainable Development, Vol. 12, 2004, s. 565-571. 136. Siuta J.: Kompostowe użytkowanie roślin na składowisku odpadów posodowych w Janikowie. Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych, No. 28, 2005, s. 61-73. 137. Siuta J., Żukowski B.: Degradacja i rekultywacja powierzchni ziemi w Polsce. Instytut Ochrony Środowiska, Warszawa 2008, ss. 238. 138. Siuta J.: Degradacja i rekultywacja powierzchni ziemi w Polsce. Zeszyty Naukowe Południowo-Wschodniego Oddziału Polskiego Towarzystwa Inżynierii Ekologicznej i Polskiego Towarzystwa Gleboznawczego oddział w Rzeszowie, No. 11, 2009, s. 235-241. 139. Sobczyk W. (red.): Wybrane zagadnienia ochrony i inżynierii – praca zbiorowa. Wydawnictwo Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków 2014, ss. 322. 140. Sobczyk W., Pawul M.: Akceptacja społeczna prac rekultywacyjnych na terenach przemysłowych na przykładzie Jastrzębia Zdroju. [W:] Skowronek J. (red.): Innowacyjne rozwiązania rewitalizacji terenów zdegradowanych, IETU w Katowicach, Ustroń 2010 (a), s.51-58. 141. Sobczyk W., Pawul M.: Społeczne aspekty rewitalizacji terenów zdegradowanych w wyniku odkrywkowej eksploatacji siarki w Tarnobrzegu. [W:] Skowronek J. (red.): Innowacyjne rozwiązania rewitalizacji terenów zdegradowanych, IETU w Katowicach, Ustroń 2010 (b), s.147-157. 142. Sobczyk W., Pawul M.: Rewitalizacja terenów zdegradowanych wskutek działalności górniczej w świetle badań. Przegląd Górniczy, Vol. 68, No. 3, 2012, s. 66–71. 143. Sobczyk W., Wawrzyniak S.: Rewitalizacja obszarów zdegradowanych – budowa zbiornika rekreacyjno-sportowego w Bieruniu Bijasowicach. Przegląd Górniczy, Vol. 65, No. 5-6, 2009, s. 77-81. 144. Song J. Q., Fujiyama H.: Difference in response of rice and tomato subjected to sodium salinization to the addition of calcium. Soil Science Plant Nutrition, Vol. 42, No. 3, 1996, s. 503-510. 145. Sowiżdżał K.: Studium metod analizy geostatystycznej w aspekcie optymalnego odtworzenia charakterystyki zbiornikowej podstawowych typów złóż węglowodorów. Rozprawa doktorska, WGGiOŚ AGH, Kraków 2013, ss. 216. 146. Sroczyński W.: Geologiczne uwarunkowania rewitalizacji i zagospodarowania tzw. “Białych Mórz” na terenach po byłych Krakowskich Zakładach Sodowych “Solvay”. Geologia, Vol. 34, No. 4, 2008, s. 701-709. 138 147. Sroczyński W., Krupińska-Lampart E., Skrzypczak R., Syposz-Łuczak B.: Dokumentacja geologiczno-inżynierska dla potrzeb sporządzenia planu zagospodarowania przestrzennego obszaru “Białe Morza” w Krakowie. IGSMiE PAN, Kraków 2007, ss. 50. 148. Suarez, D.L.: Chemistry of salt-affected soil. [W:] Tabatabai M. A., Sparks D. L. (red.): Chemical Processes in Soils. Wydawnictwo Soil Science Society of America, Madison, USA 2005, s. 689-705. 149. Szczepaniak W.: Metody instrumentalne w analizie chemicznej. Wydawnictwo PWN, Warszawa 2011, ss. 414. 150. Ślęzak A.: Wpływ składowiska odpadów Krakowskich Zakładów Sodowych na wody [W:] Paulo A.: Sozologia na obszarze antropopresji – przykład Krakowa. Przewodnik III Konferencji Sozologicznej, PTG-WGGiOŚ AGH, Kraków 1993, s. 86-87. 151. Tokarska-Guzik B.: “Wapniówka” w Jaworznie – fenomen przyrodniczy. Przyroda Górnego Śląska, Biuletyn Centrum Dziedzictwa Przyrody Górnego Śląska, No. 52, 2008, s. 16. 152. Treder W.: Jakość wody do nawadniania i filtrowanie. Szkółkarstwo, No. 5, Plantpress 2004, dostępny na stronie: http://www.szkolkarstwo.pl/article.php?id=617, data dostępu 07.06.2014. 153. Trelak H., Stuczyński M., Piotrowska M.: Heavy metals in agricultural soils in Poland. Polish Journal of Soil Sciences, Vol. 30, No.2, 1997, s. 35-42. 154. Terelak H., Motowicka-Terelak T., Stuczyński T., Pietruch C.: Pierwiastki śladowe (Cd, Cu, Ni,Pb, Zn) w glebach użytków rolnych Polski. Biblioteka Monitoringu Środowiska IOŚ, Warszawa 2000, ss. 69. 155. Trzcińska-Tacik H.: Aktualne zagrożenia dla populacji halofitów nad dolną Nidą i na Pogórzu Karpackim. Konferencja Rzadkie, ginące i reliktowe gatunki roślin i grzybów – Problemy, zagrożenia i ochrona różnorodności flory. Instytut Botaniki PAN, Kraków 2006, dostępny na stronie: http://ibpost.ib-pan.krakow.pl/rgrgrg/poster-txt/trzcinska.pdf, data dostępu 02.02.2014. 156. Uchwała nr LVIII/777/12 Rady Miasta Krakowa z dnia 10 października 2012 r. w sprawie uchwalenia miejscowego planu zagospodarowania przestrzennego obszaru “BIAŁE MORZA”. Dziennik Urzędowy Województwa Małopolskiego z dnia 23 października 2012 r. poz. 5215. 157. Ungar I. A.: Ecophysiology of vascular halophytes. CRC Press, Boca Raton, Florida 1991, ss. 226. 158. Ustawa z dnia 27 marca 2003 r. o planowaniu i zagospodarowaniu przestrzennym. Dz. U. nr 80 poz. 717. 159. Ustawa z dnia 3 lutego 1995 r. o ochronie gruntów rolnych i leśnych. Dz. U. 2013 poz. 1205. 139 160. White R. E.: Principles and Practice of Soil Science. The soil as a natural resource. Wiley-Blackwell 1997, ss. 384. 161. Wójcik R., Zawadzki Ł.: Wymywalność anionów z powierzchniowej warstwy składowisk odpadów Krakowskich Zakładów Sodowych. Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych, Vol. 49, 2011, s. 433-442. 162. Wrzosek J., Gawroński S. W., Gworek B.: Zastosowanie roślin energetycznych w technologii fitoremediacji. Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych, No. 37, 2008, s. 139-151. 163. Zając E., Klatka S., Ryczek M.: Wpływ nadkładu glebowego na zmiany odczynu i przewodnictwa elektrolitycznego odpadów posodowych w warunkach doświadczenia modelowego. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, Vol. 520, No. 1, 2007, s. 213-219. 164. Zemelduch A., Tomaszewska B.: Mechanizmy, procesy i oddziaływania fitoremediacji. Biodostępność zanieczyszczeń organicznych w środowisku. Kosmos, Vol. 56, No. 3-4, Warszawa 2007, s. 393-407. 165. Zhu J. K.: Salt and drought stress signal transduction in plants. Annual Review Plant Physiology and Plant Molecular Biology, Vol. 53, 2002, s. 247-273. 166. Zimny H.: Wybrane zagadnienia z ekologii roślin. Wydawnictwo SGGW, Warszawa 1972, ss.197. 167. Zimny H.: Ekologia miasta. Agencja Reklamowo-Wydawnicza Arkadiusz Grzegorczyk, Warszawa 2005, ss. 233. 140 11. Spis rycin Ryc. 1. Wykorzystanie sody w poszczególnych sektorach gospodarki [Ciech S.A. 2010, zmienione]....................................................................................... 20 Ryc. 2. Schemat ideowy produkcji węglanu sodu metodą Solvaya [Koneczny 1973, zmienione] ........................................................................................ 23 Ryc. 3. Schemat ideowy procesu kaustyfikacji węglanu sodu [Molenda 1988, zmienione] ... 24 Ryc. 4. Układ warstwowy osadów na terenie stawu osadowego nr 3. Teren składowisk byłych KZS Solvay w Krakowie [fot. wł.] ................................................................... 25 Ryc. 5. Schemat wypierania kationów dwuwartościowych przez sole sodu [Gołda 2005, zmienione] .............................................................................................. 27 Ryc. 6. Gleba uprawna typu Solonetz w Jemenie [fot. FAO 2006] ......................................... 31 Ryc. 7. Gleba typu Solonchaks na pustyni Liwa w Zjednoczonych Emiratach Arabskich [fot. W. Sobczyk] .......................................................................................................... 32 Ryc. 8. Rozmieszczenie gleb słonych w Polsce [Hulisz 2007, zmienione] ............................. 34 Ryc. 9. Mechanizmy odpornościowe roślin na zasolenie [Larcher 1995, zmienione] ............. 37 Ryc. 10. Drogi działania stresu solnego w roślinach [Zhu 2002, zmienione] .......................... 39 Ryc. 11. Alkaliczna korozja betonu: A – mikroskopowe zdjęcie ziarna kruszywa z pęknięciami spowodowanymi ASR, B – przykład zniszczenia konstrukcji betonowej przez ASR [Marek 2013] ............................................................................ 40 Ryc. 12. Schemat przebiegu korozji chlorkowej [Neville 1995, zmienione] ........................... 41 Ryc. 13. Warunki konieczne do wystąpienia korozji siarczanowej [Collepardi 2003; zmienione] ...................................................................................... 42 Ryc. 14. Plan sytuacyjny terenu składowisk odpadów byłych Krakowskich Zakładów Sodowych „Solvay” [opr. wł.] ...................................................................................... 48 Ryc. 15. Budowa geologiczna terenu składowisk odpadów byłych Krakowskich Zakładów Sodowych „Solvay” [Kondracki 2011; Marks i in. 2012, zmienione] ......................... 51 Ryc. 16. Przekrój geologiczno-inżynierski przez dolinę rzeki Wilgi i kompleks osadników pod Centrum Jana Pawła II [Sroczyński 2008, zmienione] .......................................... 52 Ryc. 17. Rejonizacja warunków geologiczno-inżynierskich [Sroczyński i in. 2007, zmienione] ............................................................................... 53 Ryc. 18. Rozkład średnich miesięcznych temperatur i sum opadów z wielolecia 1901-2000 na obszarze byłych Krakowskich Zakładów Sodowych „Solvay” [opr. wł.] ............... 55 141 Ryc. 19. Średnioroczny rozkład kierunków wiatru w procentach na obszarze byłych Krakowskich Zakładów Sodowych „Solvay” [opr. wł.]............................................... 56 Ryc. 20. Rozmieszczenie kompleksów osadników byłych KZS ”SOLVAY” w Krakowie [Boroń i in. 2000, zmienione] ....................................................................................... 58 Ryc. 21. KZS „SOLVAY” – Miejscowy szczegółowy plan zagospodarowania terenów w rejonie ul. Zakopiańskiej [Biuro Rozwoju Krakowa 1994, zmienione] ................... 61 Ryc. 22. Zestawienie zasięgu miejscowych planów (MPZP) i koncepcji zagospodarowania przestrzennego terenów byłych składowisk odpadów KZS "Solvay". W nawiasach podano rok publikacji [opr. wł.] ................................................................................... 65 Ryc. 23. Miejscowy plan zagospodarowania przestrzennego obszaru „Białe Morza” [Biuro Planowania Przestrzennego UMK 2012, zmienione] ....................................... 68 Ryc. 24. Emisja hałasu LDWN na terenach KZS „Solvay”: A – drogi, B – linie kolejowe [Małopolska Infrastruktura Informacji Przestrzennej, zmienione] ............................... 69 Ryc. 25. Schemat pobierania próbek do badań na terenie byłych składowisk odpadów Krakowskich Zakładów Sodowych "Solvay" [opr. wł.] ............................................... 72 Ryc. 26. Diagram diagnostyczny do oceny sytuacji geotechnicznej w terenie na podstawie obrazu szaty roślinnej [Jeż 2008, zmienione] ............................................................... 76 Ryc. 27. Próbki nieskonsolidowanego (A) i skonsolidowanego (B) materiału osadowego pobranego do badań z terenu składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych "Solvay" [fot. wł.] ......................................................................................................... 81 Ryc. 28. Rozkład pHH 2O (A), PEW (B) i WA (C) próbek materiału osadowego ze składowisk odpadów byłych Krakowskich Zakładów Sodowych na głębokości 0÷30 cm [opr. wł.] ....................................................................................................................... 82 Ryc. 29. Rozkład pHH 2O (A), PEW (B) i WA (C) próbek materiału osadowego ze składowisk odpadów byłych Krakowskich Zakładów Sodowych na głębokości 30÷35 cm [opr. wł.] ....................................................................................................................... 83 Ryc. 30. Spękania skonsolidowanej warstwy osadów wywołane długotrwałą suszą. Składowisko byłych Krakowskich Zakładów Sodowych [fot. wł.] ............................. 84 Ryc. 31. Rozkład pHH 2O (A), PEW (B) i WA (C) próbek materiału osadowego ze składowisk odpadów byłych Krakowskich Zakładów Sodowych na głębokości 35÷70 cm [opr. wł.] ....................................................................................................................... 84 142 Ryc. 32. Rozkład pHH 2O (A), PEW (B) i WA (C) próbek materiału osadowego ze składowisk odpadów byłych Krakowskich Zakładów Sodowych na głębokości 70÷80 cm [opr. wł.] ....................................................................................................................... 85 Ryc. 33. Rozkład pHH2O (A), PEW (B) i WA (C) próbek materiału osadowego ze składowisk odpadów byłych Krakowskich Zakładów Sodowych na głębokości 80÷150 cm [opr. wł.] .................................................................................................... 86 Ryc. 34. Wykres średnich wartości pH zmierzonego w wodzie destylowanej i 1-molowym roztworze KCl dla poszczególnych warstw na terenie osadników byłych Krakowskich Zakładów Sodowych [opr. wł.] .................................................................................... 87 Ryc. 35. Rozkład procentowej zawartości węglanów w materiale osadowym pobranym ze składowisk odpadów byłych Krakowskich Zakładów Sodowych na głębokości 0÷30 cm (A), 30÷35 cm (B), 35÷70 cm (C), 70÷80 cm (D) i 80÷150 cm (E) [opr. wł.] ...... 89 Ryc. 36. Zawartość miedzi, chromu i niklu w wierzchniej warstwie składowisk odpadów byłych Krakowskich Zakładów Sodowych [opr. wł.] .................................................. 91 Ryc. 37. Zawartość kadmu i arsenu w wierzchniej warstwie składowisk odpadów byłych Krakowskich Zakładów Sodowych [opr. wł.] .............................................................. 92 Ryc. 38. Zawartość cynku i ołowiu w wierzchniej warstwie składowisk odpadów byłych Krakowskich Zakładów Sodowych [opr. wł.] .............................................................. 93 Ryc. 39. Wykres zmian temperatury, zawartości tlenu rozpuszczonego, BZT5 i ogólnego węgla organicznego (OWO) w wodzie rzeki Wilgi w 2013 roku [opr. wł.] ................ 94 Ryc. 40. Wykres zmian stężeń związków azotu w wodzie rzeki Wilgi w 2013 roku [opr. wł.] ....................................................................................................................... 95 Ryc. 41. Wykres zmian stężeń związków fosforu w wodzie rzeki Wilgi w 2013 roku [opr. wł.] ....................................................................................................................... 95 Ryc. 42. Wykres zmian wskaźników świadczących o zanieczyszczeniu antropogenicznym w wodzie rzeki Wilgi w 2013 roku [opr. wł.]............................................................... 96 Ryc. 43. Roślinność porastająca skarpy II kompleksu osadników na terenie składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych [fot. wł.] ................................................... 99 Ryc. 44. Erozja wodna skarpy osadnika na terenie składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych wywołana przez wiosenno-letnie wezbrania rzeki Wilgi w 2012 roku [fot. wł.] ........................................................................................................................ 99 Ryc. 45. Kataklizm powierzchniowy na terenie II kompleksu stawów osadowych byłych Krakowskich Zakładów Sodowych (kretowisko) [fot. wł.]........................................ 100 143 Ryc. 46. Zjawiska ekspansywne (zapadanie powierzchni koron osadników) zachodzące na terenie składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych [fot. wł.].............. 100 Ryc. 47. Młodniak olsowy porastający fragment korony III kompleksu osadników byłych Krakowskich Zakładów Sodowych [fot. wł.] ............................................................. 101 Ryc. 48. Zestawienie zasięgu miejscowych planów (MPZP) i koncepcji zagospodarowania przestrzennego opracowanych dla terenów byłych składowisk odpadów KZS "Solvay". W nawiasach podano rok publikacji. [opr. wł.] ......................................... 108 Ryc. 49. Koncepcja zagospodarowania przestrzennego terenów po byłych składowiskach odpadów KZS „Solvay” [opr. wł.] ............................................................................. 109 Ryc. 50. Park Kontemplacji: A – stan pierwotny (marzec 2015), B – wizualizacja terenu po wykonaniu procesu rekultywacji i zagospodarowania przestrzennego [opr. wł.] ...... 112 Ryc. 51. Strefa gastronomiczno-sanitarna połączona ze stacją Szybkiej Kolei Aglomeracyjnej: A – stan pierwotny (marzec 2015), B – wizualizacja terenu po wykonaniu procesu rekultywacji i zagospodarowania przestrzennego [opr. wł.] ...................................... 113 Ryc. 52. Park Rekreacyjno-Sportowy z wybranymi elementami Parku Kultury: A – stan pierwotny (marzec 2015), B – wizualizacja terenu po wykonaniu procesu rekultywacji i zagospodarowania przestrzennego [opr. wł.] ........................................................... 114 Ryc. 53. Park Wypoczynkowy: A – stan pierwotny (marzec 2015), B – wizualizacja terenu po wykonaniu procesu rekultywacji i zagospodarowania przestrzennego [opr. wł.] ...... 116 Ryc. 54. Park Jordanowski: A – stan pierwotny (wrzesień 2014), B – wizualizacja terenu po wykonaniu procesu rekultywacji i zagospodarowania przestrzennego [opr. wł.] ...... 117 Ryc. 55. Średnie przewodnictwo elektrolityczne właściwe (PEW) w poszczególnych poziomach badanych kompleksów byłych składowisk odpadów KZS "Solvay" [opr. wł.] ..................................................................................................................... 120 144 12. Spis tabel Tabela 1. Klasy zasolenia gleb [Jackson 1958, zmienione] ..................................................... 31 Tabela 2. Charakterystyka i właściwości fizykochemiczne kompleksów osadników [Boroń i in. 2000, zmienione] .................................................................................. 59 Tabela 3. Charakterystyka biochemiczna kompleksów osadników [Pośpiech i Skalski 2006, zmienione] ...................................................................... 60 Tabela 4. Bilans terenów wchodzących w skład Zespołu Parkowego „Białe Morza” [Instytut Rozwoju Miast w Krakowie 2004, zmienione] ......................................... 64 Tabela 5. Kryteria analizy planów zagospodarowania przestrzennego [opr. wł.] .................... 79 Tabela 6. Zestawienie średnich wartości wykonanych oznaczeń laboratoryjnych dla II i III kompleksu stawów osadowych w obrębie składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych „Solvay” [opr. wł.] ................................................................ 80 Tabela 7. Fitoindykacyjna ocena geotechniczna terenu składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych [opr. wł.] ......................................................... 98 Tabela 8. Zestawienie powierzchni terenów składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych objętych poszczególnymi planami i koncepcjami zagospodarowania przestrzennego [opr. wł.] ....................................................................................... 103 Tabela 9. Ocena punktowa MPZP „Biała Morza” [opr. wł.] ................................................. 104 Tabela 10. Wyniki analizy koncepcji zagospodarowania terenów składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych [opr. wł.] ....................................................... 105 Tabela 11. Bilans terenów wchodzących w skład koncepcji zagospodarowania przestrzennego terenów po byłych KZS „Solvay” [opr. wł.] ................................ 110 Tabela 12. Wyniki koncepcji zagospodarowania terenów składowisk byłych Krakowskich Zakładów Sodowych [opr. wł.] ....................................................... 118 145
