Zkušenosti s biologickou rekultivací na
odkališti K III – Olešník při použití rekultivačního materiálu Rekosol
Autor:
1.
Úvod do problematiky
Mají-li být staré ekologické zátěže po provedené technické rekultivaci plně integrovány do krajiny, je nezbytné, aby po technické fázi bezprostředně následovala biologická rekultivace spočívající minimálně v zatravnění povrchu, lépe však ve vysázení vhodných dřevin. Ideálním případem by bylo použití nekontaminovaných zemin (ornice), avšak s takovou možností nelze obecně kalkulovat s ohledem na nedostatečné disponibilní objemy a rovněž vysoké pořizovací náklady.
Společnost Rekka s.r.o. řeší tento problém dodávkou biologicky aktivního materiálu vyrobeného vesměs z odpadních surovin.
2.
Charakteristika rekultivačního materiálu Rekosol
Firma Rekka s.r.o. vyrábí pod obchodním názvem Rekosol biologicky aktivní rekultivační materiál, pro nějž základními výchozími materiály jsou odpadní zeminy (i kontaminované ropnými látkami), stabilizované kaly z čistíren odpadních vod, popílky ze spalování hnědého uhlí, produkty z odsiřování spalin a různá další aditiva (živné soli, zbytky z dřevozpracujícího a papírenského průmyslu apod.). Principem výroby je aplikace autobiodegradačního procesu namíchané směsi, přičemž se pracuje v kompostovacím režimu. Technologie spočívá v optimalizaci podmínek potřebných pro rozvoj přirozené půdní mikroflóry obsažené přímo ve vstupní komponentě – zemině. Technologie nepoužívá vnášení cizí mikroflóry. Zajištění optimálních podmínek pro růst půdních mikroorganizmů je dosaženo přidáním živin, dodáním vzdušného kyslíku, úpravou pH a vlhkosti. Živiny jsou dodávány prostřednictvím stabilizovaných kalů z čistíren odpadních vod, za řízeného přídavku dalších látek (odpadů). Zrání kompostu probíhá na oddělených zakládkách o hmotnosti 3000 – 4000 t po dobu 3 - 6 měsíců a dle potřeby jsou kompostové figury 2 – 3 x překopávány nejčastěji čelním nakladačem.
Vyzrálý rekultivační materiál
vyhovuje limitům dle ČSN 465735 „Průmyslové komposty“, třída II a splňuje i
novou vyhlášku MŽP č. 382/2001 Sb., o podmínkách použití upravených kalů na
zemědělské půdě (příloha č.3). Mikrobiologická kritéria nepřekračují limitní
hodnoty uvedené v příloze č. 4 vyhlášky 382/2001 Sb. pro kategorii I.
(množství termotolerantních koliformních bakterií, enterokoků, negativní nález
salmonel). U některých šarží (nižší podíl popílků) splňuje obsah kovů i limity
pro organická hnojiva a substráty dle vyhlášky MZe č. 474/2000 Sb., o stanovení
požadavků na hnojiva. Vyrobený Rekosol by tak mohl být dle současné právní
úpravy využíván i jako organické hnojivo na zemědělské půdě, avšak pro tento
účel není vyráběn. Rekosol je určen pro
biologickou rekultivaci skládek a odkališť, které nikdy nebudou využívány pro
zemědělskou výrobu.
Rekosol je při rekultivačních činnostech využíván ke konstrukci svrchní biologické vrstvy. Oproti běžné zemědělské půdě má sice tento náhradní materiál jisté odlišnosti (nižší obsah jílovité frakce, náchylnost k přísuškům, nižší obsah stabilního humusu a jílovitohumusového komplexu), nicméně z hlediska mikrobiologického a chemického je tento materiál schopen plně nahradit půdu pro rostliny.
3.
Sledování vlastností Rekosolu na zrekultivovaných plochách odkaliště
K III – Olešník
Pro získání prokazatelných podkladů o vhodnosti použití biologicky aktivního rekultivačního materiálu Rekosol, použitého k biologické rekultivaci, byla již v roce 1996 vytvořena pokusná plocha o velikosti cca 0,5 ha. Na ploše byl rozprostřen Rekosol a zasety tři druhy travních směsí (celkem 6 variant). Bylo prokázáno, že plochy rekultivované Rekosolem lze ošetřovat běžnou agrotechnikou jako na zemědělské půdě (setí, pokos a sběr travní biomasy). K 1.1. 2001 bylo na odkališti K III - Olešník již uskutečněno zatravnění na celkové ploše cca 5 ha.
Na zrekultivovaných plochách jsou periodicky prováděny odběry vzorků Rekosolu, který (protože je využíván rostlinami jako běžná půda) označujeme již jako půdní substrát. Zároveň byla odebírána nadzemní biomasa. Pomocí výsledných laboratorních analýz sledujeme vliv Rekosolu na vybrané složky životní prostředí. Zároveň jsou posuzovány kvalitativní změny Rekosolu pod vlivem travní rhizosféry a pohyb těžkých kovů v potravním řetězci.
Ve vzorcích půdního substrátu jsou vyhodnocovány koncentrace vybraných kovů, jednak ve vodném výluhu, jednak celkové obsahy (koncentrace kovů v mg . kg-1 v sušině). Dále jsou s ohledem na využívání kontaminovaných zemin (zejména ropné látky) zjišťovány organické polutanty ve vodném výluhu i v jejich celkovém obsahu.
Na základě dlouhodobého pozorování můžeme konstatovat, že vodné výluhy kovů splňují třídu vyluhovatelnosti I (dle vyhlášky MŽP č. 338/1997 Sb., o podrobnostech nakládání s odpady). Vodné výluhy organických polutantů ve většina ukazatelů také vyhovují, s výjimkou NEL, který nepatrně překračuje limit I. třídy vyluhovatelnosti.
Pro zhodnocení celkových obsahů kovů byly vybrány prvky As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, V, Zn. Výběr byl proveden s ohledem na vstupní suroviny do Rekosolu (popílek, kaly z čistíren odpadních vod) a na platné právní normy, ke kterým bylo možno získané výsledky vztahovat. Výsledky byly porovnávány s limitními obsahy ČSN 46 5735 Průmyslové komposty, tabulka 3, třída II. Lze konstatovat, že limitní hodnoty ojediněle překračují jen některé kovy (As, Hg, Pb), jelikož však tyto lokality rekultivované Rekosolem nikdy nebudou hospodářsky využívány, lze tento způsob rekultivace akceptovat.
Vedle zjišťování obsahu kontaminantů v půdním horizontu je též dlouhodobě monitorován obsah kontaminujících kovů v nadzemní travní biomase. Zde je sledován obsah arzenu, kadmia, rtuti a olova. Obsah kovů v biomase v naprosté většině případů splňuje hraniční hodnoty stanovené pro krmiva (srovnání s limity dle vyhlášky č. 451/2000, kterou se provádí zákon o krmivech č. 244/2000 Sb., v platném znění). V žádném případě se však nepočítá s použitím travní hmoty jako krmiva.
Z výsledků komplexního sledování půdního substrátu lze vyvodit jeden důležitý závěr. Použitý Rekosol neovlivňuje negativně životní prostředí, neboť vodné výluhy kovů a organických polutantů splňují až na jednotlivé výjimky třídu vyluhovatelnosti I a nejsou prakticky vymývány do okolí. Nedochází k negativnímu ovlivnění potravního řetězce, neboť obsahy kontaminujících kovů v travní biomase nepřevyšují požadavky kladené na krmiva. Z těchto výsledků lze usoudit, že přestože některé kovy (As) a organické polutanty se v půdním substrátu vyskytují ve vyšších koncentracích než v běžné zemědělské půdě, jsou ve struktuře půdního horizontu pevně vázány.
Vedle obsahu kontaminantů v Rekosolu a travní biomase je dlouhodobě kontrolován též obsah makroživin. Díky složení Rekosolu je dostatečné zásobení půdního horizontu dusíkem, fosforem, draslíkem, hořčíkem i vápníkem. Ačkoliv je diskutabilní porovnání zjištěných výsledků ze zrekultivovaných ploch s metodikami kontroly úrodnosti půd vydanými Ústředním kontrolním a zkušebním ústavem zemědělským, je tato metodika určitým vodítkem. Obsahy fosforu, draslíku i hořčíku na všech sledovaných plochách odpovídají kritériím vysoký nebo velmi vysoký obsah.
V případě rekultivací, které jsou dlouhodobě udržovány bez dřevin (plochy úložišť radioaktivního materiálu, skládky uzavřené těsnicí vrstvou), je však vysoký obsah živin v půdním horizontu spíše negativním aspektem. Z hlediska ekologického vysoký obsah dusíku vede ke zvyšování podílu nitrofilních rostlin, které jsou ve většině případů zároveň druhy ruderálními a vývoj porostů směřuje k ruderalizaci ploch. Z hlediska ekonomického představuje větší nárůst travní biomasy větší finanční nároky na údržbu travních porostů.
Na plochách dlouhodobě sledovaných (založené v roce 1996) však začíná obsah dusíku klesat, což je pochopitelné, neboť porosty nejsou přihnojovány a neustálý odběr travní biomasy dusík z půdního horizontu odčerpává a zároveň jsou též mobilnější sloučeniny dusíku (dobře ve vodě rozpustné dusičnany) vymývány. Z dlouhodobého sledování lze doložit, že za 3 - 4 roky po založení travních porostů na materiálu Rekosolu dosahuje obsah dusíku v půdním horizontu spodní hranice doporučených hodnot pro trvalé travní porosty. Méně dusíku, který je limitujícím prvkem pro růst rostlin, pak způsobuje menší nárůst travní biomasy.
Obsahy vápníku v půdním horizontu jsou vysoké v porovnání s průměrnými obsahy vápníku v trvalých travních porostech ČR (3038 mg/kg suš. v letech 1993-95). Poměr K : Mg se blíží hodnotě 1, čímž hodnoty zcela odpovídají průměrům v ČR (0,8 pro trvalé travní porosty a 1,35 pro orné půdy).
Půdní reakce je neutrální, pro trvalé travní porosty na hlinitých půdách je optimální půdní reakce slabě kyselá až kyselá. Vyšší pH je způsobené vysokým obsahem vápníku .
Živinová analýza potvrzuje dostatečné zásobení nadzemních částí rostlin dusíkem, byť v sestupném trendu v závislosti na klesajícím obsahu dusíku v půdě, dostatečné zásobení fosforem a draslíkem, zásobení vápníkem a hořčíkem je však nižší. Hodnoty jsou pro orientaci porovnávány se středním obsahem živin v biomase lučního porostu.
Kromě chemických analýz půdního substrátu byly prováděny též mikrobiologické a toxikologické analýzy. Výsledky analýz ukazují, že půdní substrát vykazuje dostatečnou přítomnost mikroorganizmů srovnatelnou s běžnými zemědělskými půdami, půdní respirace je dostatečná a nebylo prokázáno působení inhibitorů na půdní mikroflóru. Toxikologické analýzy byly negativní.
4.
Specifika ozeleňování rekultivačního materiálu Rekosol
Na základě mnohaletých zkušeností můžeme jednoznačně potvrdit, že při rekultivacích svrchních vrstev lze plně nahradit půdu pro rostliny Rekosolem. Technologie založení porostů vykazuje ovšem některá specifika.
1. Největším problémem při zakládání travních porostů jako prvotního opatření k omezení vodní i větrné eroze se ukázala negativní vodní bilance v půdě. S ohledem na neexistenci normálních hydrologických poměrů jako na přirozených stanovištích (několikametrové vrstvy výplňového materiálu konstruovaného z popílkových stabilizátů v případě odkaliště K III – Olešník, uzavření rekultivovaných ploch horní těsnicí vrstvou, konfigurace zrekultivované plochy s cílem rychlého gravitačního odvodu srážkových vod mimo rekultivované území) je v půdním horizontu nedostatečný nebo zcela přerušený kapilární zdvih podzemní vody a rostliny jsou odkázány pouze na srážkovou vodu zadrženou vrchní vrstvou.
Jestliže je úhrn srážek v dané lokalitě v době vzcházení porostů hluboce pod dlouhodobým průměrem, jako tomu bylo často v posledních letech, pak provedení závěrečné biologické rekultivace je bez umělého zavlažování nebo dalších technických opatření velmi nejisté. Plochy skládek a odkališť jsou z hlediska vegetačního extrémně suchá stanoviště. Proto firma Rekka s.r.o. již šestý rok testuje různé složení travních směsí, kde je hlavní důraz kladen na snášenlivost trav k přísuškům.
2. Rekosol obsahuje vysoký počet semen plevelů. Rekosol je velmi často připraven k aplikaci na konkrétní plochu v předstihu, takže finální figura může být po ukončení kompostovacího procesu 1 - 2 roky v klidu. Během jednoho vegetačního období zcela poroste jednoletými plevely, zejména různými druhy merlíků (Chenopodium spp.) a lebed (Atriplex spp.), které vyprodukují obrovské množství klíčivých semen.
Jestliže je Rekosol aplikován z deponií až po vysemenění plevelů, pak je na rekultivovanou plochu vnášen obrovský počet semen plevelů, které jsou po vyklíčení konkurenčně silnější než vzcházející druhy zasetých trav. Plevelné druhy navíc snášejí přísušky.
Z několikaleté zkušenosti s aplikací Rekosolu vyplynul požadavek na chemické ošetření zakládaných travních porostů. Jsou možné dvě varianty. V případě, že setí travních směsí následuje v několikaměsíční odstupu od aplikace a srovnání povrchu Rekosolu na zrekultivované ploše, plevele většinou vzklíčí a je možno použít totální herbicid (např. Roundup). Po zničení plevelů pak je plocha oseta. Ve druhém případě je oseta nezaplevelená plocha a plevele vzcházejí současně (většinou však dříve) s travami. V tomto případě je po vzejití plevelů použit cílený herbicid do travních porostů, který plevele zničí a umožní růst trav. Dle našich zkušeností je druhá varianta výhodnější, neboť při setí dochází stále k manipulaci na povrchu a semena plevelů z nižších vrstev se dostanou do klíčící zóny, jednak lze vybrat specifický herbicid podle druhového spektra plevelů.
Další možností, jak potlačit nežádoucí plevele, je mechanické odstranění. Vzhledem k pracnosti (několikanásobný vstup na ošetřovanou plochu) a ekonomické náročnosti (mechanizovaný nebo ruční úklid pokosených ploch) a problémy s nadzemní biomasou (pokosená hmota nemůže zůstat na ploše a stává se odpadem, který je nutno odstranit) tento způsob v praxi, s výjimkou nepřístupných ploch, neuplatňujeme. Likvidace plevelů použitím vhodného herbicidu je organizačně jednoduché a relativně levné (vzhledem k celkovým nákladům na rekultivaci) opatření.
3. Substrát Rekosol obsahuje takové sloučeniny, které se v přirozených půdách vyskytují zřídka nebo v jiných koncentracích. V případě odkaliště K III - Olešník je to zejména vysoký obsah solí (sírany, chloridy). Tyto sloučeniny se do Rekosolu dostaly nejpravděpodobněji se zálivkou v průběhu kompostovacího procesu, kdy jednotlivé figury byly skrápěny vodou z odkaliště.
V některých případech mohla koncentrace solí v Rekosolu vzrůst nad toleranční hranici běžných rostlin. V místech, kde byla zvýšená koncentrace solí, travní porosty velmi špatně vzcházely, byly ve špatném zdravotním stavu. Fytotoxicita v půdním vzorku nebyla prokázána. Později se však na tyto plochy samovolně rozšířil druh trávy zblochanec oddálený (Puccinellia distans), druh, který velmi dobře snáší vyšší obsah solí v půdě a vyskytuje se na zasolených půdách a kromě toho druhotně v silničních příkopech, které jsou vystaveny účinku posypových solí při zimní údržbě. Obilky této trávy byly pravděpodobně zavlečeny na kolech dopravních prostředků nebo použitou zapůjčenou agrotechnikou, která na plochách prováděla údržbu travních porostů (mulčovače). Tato tráva vytvořila během třetího roku po založení porostů na plochách s vyšším obsahem solí (a také vysychavých) jednodruhové porosty.
5.
Pěstování lesních dřevin
Přestože není v případě rekultivací mydlovarských odkališť počítáno s lesnickou rekultivací, byly na zkušební ploše na odkališti K III – Olešník, která byla zrekultivována pomocí Rekosolu, vysazeny borovice lesní (Pinus sylvestris) a smrk obecný (Picea abies). Výsadba byla provedena v roce 1996.
U stromů není pozorována inhibice růstu, zejména smrk je velice vitální s velkými přírůstky. Borovice mají horší vitalitu, neboť jehlice jsou velmi silně napadány houbovou chorobou sypavkou borovou, která způsobuje předčasné zhnědnutí a opad jehlic. Není to však vliv substrátu, ale místního stanoviště, neboť touto chorobou trpí i ostatní borovice v blízkém okolí.
Největším problémem nebyla vlastní výsadba a péče o stromy, ale škody způsobené zvěří. Přestože v prvním roce byly vysazené stromky natřeny repelentem proti okusu, mnoho jedinců bylo zničeno. Proto byla pokusná plocha oplocena, aby se zamezilo přístupu zvěře.
Dosavadní průběh pokusu v zásadě prokázal, že Rekosol je vhodný i
pro pěstování lesních dřevin a mohl by být uplatněn i při lesnických
rekultivacích.
6.
Sukcesní vývoj na travních porostech
Travní porosty založené na Rekosolu se stejně jako každý ekosystém vyvíjí v čase, dochází k sukcesnímu vývoji směřující k nějakému konečnému stadiu. V případě nevyužívaných a neobhospodařovaných lokalit vývoj směřuje v našich podmínkách za normálních okolností k lesnímu společenstvu. Též zrekultivované plochy na K III – Olešník by pravděpodobně směřovaly k lesnímu společenstvu, pokud by nebyla prováděna pravidelná údržba travních porostů.
Pravidelné kosení nebo mulčování zatravněných ploch znemožňuje zarůstání náletovými dřevinami (osika, bříza, vrby, borovice), přesto však dochází na plochách k sukcesnímu vývoji. Na ploše založené v roce 1996 je možno sledovat postupné zvyšování podílu ruderálních rostlin na úkor trav. Stále větší plochu zaujímají populace kopřivy dvoudomé (Urtica dioica), šťovíku tupolistého (Rumex obtusifolius), pcháče rolního (Cirsium arvense), svízele přítuly (Galium aparine), různých druhů bodláků (Carduus spp.) a pýru plazivého (Agropyron repens). Většina těchto druhů patří mezi vytrvalé plevele, jednoleté plevele se již v tomto společenstvu nevyskytují. Zároveň tyto druhy jsou i druhy nitrofilními, což vysvětluje jejich agresivní expanzi, neboť Rekosol v prvních letech vnesl do půdního horizontu velké množství živin a hlavně dusíku.
Vývoj travních porostů naznačuje, že travní společenstva syntaxonomicky řazená do třídy Molinio-Arrhenatheretea (společenstva luk a pastvin na vlhkých až čerstvě vlhkých stanovištích) se budou vyvíjet ke společenstvům třídy Galio-Urticetea (přirozená a antropogenní společenstva víceletých bylin na vlhkých až mírně vysychavých stanovištích). Pokud bude zájem zjistit, jak se skutečně budou porosty vyvíjet, bude nutno společenstva i nadále sledovat.
Součástí vývoje je i uplatnění mykoflóry na zatravněných plochách. Druhové spektrum travních druhů vyšších hub se rozšiřuje. Ke druhům jako je hnojík obecný (Coprinus comatus) a polnička polokulovitá (Agrocybe semiorbicularis) vyskytujících se v prvních letech po založení, přibyly v posledních letech další druhy například čirůvka fialová (Lepista nuda), bedla zardělá (Lepiota leucothites), pýchavka obrovská (Langermannia gigantea) a další.
7.
Další možnosti využití Rekosolu
Jak jsme naznačili v kapitole 2. lze cílenou volbou jednotlivých vstupních materiálů korigovat výstupní kvalitu Rekosolu. Rekosol je směs nejrůznějších komponent, jejichž kvalita je známá a dlouhodobě kontrolovaná, takže vybalancováním jednotlivých složek lze vyrobit materiál požadované kvality.
Volbou vhodných hmotnostních
poměrů základních komponent lze vyrobit velice kvalitní organické hnojivo,
které by bylo možno využít i na zemědělské půdě. V současné době však není
situace na trhu s organickými hnojivy a ekonomická situace zemědělských
subjektů v takovém stavu, aby cesta výroby hnojiv byla bez státních dotací
ekonomicky rentabilní. To je dle našeho názoru hlavní důvod, proč není využívání
podobných materiálů v zemědělské praxi celoplošně úspěšné.
8. Závěr
Z takřka šestiletého sledování používání Rekosolu k biologickým rekultivacím lze vyvodit následující závěry:
1. Rekosol pevně váže přítomné kovy, takže vodné výluhy neprokazují negativní vliv vyskytujících se kovů na životní prostředí. Obsah specifických organických látek (benzen, toluen, PCB, EOX atd.) ve vodném výluhu neprokázal významné zatížení ve srovnání s přirozeným pozadím.
2. Nedochází k negativnímu ovlivnění potravního řetězce, neboť obsahy kontaminujících kovů v travní biomase nepřevyšují požadavky kladené na krmiva.
3. Rekosol je pro travní porosty vhodný substrát obsahující vysoké až velmi vysoké obsahy živin; rostlinná biomasa je vysoce saturována živinami, včetně dusíkatých látek, přestože vyrobený Rekosol má méně stabilní jílovitohumusový komplex.
4. Mikrobiologické analýzy neprokázaly působení inhibitorů na půdní mikroflóru, půdní respirace a počty mikroorganizmů jsou srovnatelné s průměrnými hodnotami zemědělských půd.
5. Plochy, na nichž byl Rekosol úspěšně aplikován, jsou svým způsobem technické rekultivace samy o sobě extrémně suché lokality, pro které je nutné použít rostliny snášející sucho a přísušky.
6. Při zakládání travních porostů je nutné aplikovat vhodné herbicidy a podpořit konkurenceschopnost vysetých trav. Použití herbicidů je organizačně i ekonomicky přijatelným řešením.
Využití Rekosolu k biologickým rekultivacím odkališť a skládek se jeví jako reálná cesta pro konečnou integraci antropogenně poškozených území do přírodního prostředí. Vedle časově únosné délky začleňování do okolní krajiny je neméně důležitým přínosem využívání vysokoobjemných problematických odpadů; zejména je zde zapotřebí uvést efektivní a ekologicky přijatelný způsob likvidace kalů z čistíren odpadních vod, které jsou významnou složkou Rekosolu. Významným faktorem je i ekonomická dostupnost potřebného množství rekultivačních materiálů.