Gdzie występują osady?

Pojęcie osadów jest szerokie i odnosi się do różnych nagromadzeń materiału mineralnego lub organicznego, powstałych w wyniku procesów naturalnych lub działalności człowieka. Wyróżniamy osady geologiczne, atmosferyczne, pochodzące z działalności człowieka (np. w łazienkach, w oczyszczalniach ścieków) oraz prehistoryczne osady na palach.

Prehistoryczne osady na palach

Prehistoryczne osady na palach to unikatowe zabytki, które dostarczają cennych informacji na temat życia mieszkańców Europy w okresie neolitu oraz w epoce brązu (około 5000 do 500 roku p.n.e.).

Lokalizacja i znaczenie

• Zostały odkryte w sześciu krajach europejskich, położonych u podnóża Alp: Austrii, Francji, Niemczech, Słowenii, Szwajcarii i Włoszech.
• Łącznie odkryto ponad tysiąc tego typu budowli.
• 111 najlepiej zachowanych i najbardziej wartościowych pod względem naukowym osad wpisano na listę światowego dziedzictwa UNESCO.
• Najwięcej osadów na palach objętych ochroną UNESCO znajduje się w Szwajcarii (56), następnie we Włoszech (19), Niemczech (18), Francji (11), Austrii (5) oraz Słowenii (2).

Zachowanie i badania

Choć mogłoby się wydawać, że ze względu na swoją budowę prehistoryczne osady na palach są nietrwałe, wiele z nich okazało się świetnie zakonserwowanych. Prócz samych konstrukcji, na ich terenie wyśmienicie zachowały się materiały organiczne, takie jak fragmenty kości, części roślin, drewniane przedmioty oraz tkaniny. Wszystkie te elementy stanowią doskonałe pole do badań nad dawną kulturą tych obszarów. Dzięki nim udało się zdobyć wiedzę na temat dawnych kultur, między innymi kultury Altheimer, której pozostałości odnaleźć można w osadzie palowej Pestenacker w Bawarii, w Niemczech. Inną znaną osadą tego typu jest Wyspa Różana położona na brzegu bawarskiego jeziora, gdzie znaleziono mnóstwo pozostałości z epoki żelaza.

Osady atmosferyczne

Osady atmosferyczne to produkty kondensacji pary wodnej, które pojawiają się na wychłodzonych powierzchniach podłoża. Powstają w wyniku wytrącenia się wody i lodu z pary wodnej lub zamarzania opadu atmosferycznego.

Definicje i typy

• Wilgotność bezwzględna to masa pary wodnej w 1 m³ powietrza. Wilgotność jest bardzo zmienna i zależna od temperatury - im powietrze jest cieplejsze, tym więcej pary wodnej może się w nim pomieścić.
• Kondensacja to przejście pary wodnej ze stanu gazowego w ciekły lub stały, tworząc kropelki wody lub kryształki lodu, które mogą pojawić się w atmosferze pod postacią chmur albo mgieł.
• Do osadów atmosferycznych zalicza się: rosę, gołoledź, szron i szadź.

Procesy powstawania

• Szron powstaje na skutek resublimacji pary wodnej na powierzchni zimnych przedmiotów.
• Szadź powstaje z kropelek mgły przymarzających do przedmiotów na powierzchni ziemi, zwykle osadza się tylko z tej strony, z której napływała mgła.
• Gołoledź może wystąpić, gdy deszcz pada na obszar, gdzie wcześniej panowała ujemna temperatura powietrza, a powierzchnia ziemi i przedmioty mają temperaturę wyraźnie poniżej 0°C. Powoduje to tworzenie się śliskiej warstwy lodu, niebezpiecznej dla infrastruktury i ruchu.

Temperatura ma zasadniczy wpływ na maksymalną zawartość pary wodnej w powietrzu. Na przykład, w temperaturze 30°C w 1 m³ może zmieścić się 30 g pary wodnej, w 0°C mniej niż 5 g, a w -30°C już tylko 0,5 g. Ta właściwość oddziałuje na warunki powstawania opadów i osadów atmosferycznych.

Opady atmosferyczne a osady

Opady atmosferyczne to produkty kondensacji pary wodnej spadające z chmur na powierzchnię Ziemi w postaci ciekłej (deszcz, mżawka) lub stałej (śnieg, krupy śnieżne, grad). Mierzy się je w milimetrach słupa wody; 1 mm opadów to 1 litr przypadający na 1 m² podłoża.

Fenomeny lodowe

• Rolki śnieżne: rzadki naturalny fenomen pogodowy, gdzie nagromadzony śnieg formowany jest przez wiatr w regularne walce, osiągające średnicę nawet kilku metrów.
• Wirujące dyski lodowe: kry o kształcie dysku formowane przez wiry wodne, obracające się wokół własnej osi. Mogą osiągać średnicę 15 m.
• Kule lodowe: idealne kule lodowe tworzące się na brzegach jezior i mórz, gdy gruba kra pęka na drobniejsze kawałki, a te, ocierając się o siebie pod wpływem fal, przybierają kulisty kształt. Największe z nich miały średnicę piłki do koszykówki.

Osady geologiczne (skały osadowe)

Skały osadowe to utwory geologiczne stanowiące nagromadzenie cząstek mineralnych i organogenicznych w zbiornikach wodnych lub subaeralnych. Są zbudowane z okruchów skał starszych, a także z nowych minerałów, które powstały na miejscu depozycji. Materiał okruchowy jest transportowany do zbiorników sedymentacji przez wiatr, wodę i lód. Skały osadowe dzieli się na luźne (nieskonsolidowane) i zwięzłe.

Typy skał osadowych

Skały okruchowe

Najliczniejszą grupę skał osadowych stanowią utwory okruchowe, złożone z fragmentów skał, ziaren mineralnych i bioklastów. Zależnie od uziarnienia wyróżnia się:

• Skały psefitowe: żwir, gruz, zlepieńce, brekcje. Luźne skały grubookruchowe to żwiry i gruzy, które po lityfikacji tworzą zlepieńce i brekcje.
• Skały psamitowe: piaski, piaskowce. Luźne skały średniookruchowe to piaski, a zlityfikowane piaski to piaskowce.
• Skały aleurytowe: pyły, pyłowce. Luźne skały drobnookruchowe to pyły i muły, przeobrażające się w pyłowce i mułowce. Szczególną odmianą jest less - pylasty osad eoliczny.
• Skały pelitowe: iły, iłowce, łupki. Skały ilaste mogą wykazywać znaczne pokrewieństwo ze skałami drobnookruchowymi.

Skały chemiczne

Wśród osadów chemicznych przeważają skały węglanowe. Ponadto wyróżnia się skały żelaziste, krzemionkowe, fosforanowe, siarczanowe i solne.

• Skały węglanowe: zbudowane głównie z minerałów węglanowych (kalcytu i dolomitu), np. wapienie (otwornicowe, koralowcowe, liliowcowe) i dolomity.
• Skały alitowe: kopalne zwietrzeliny zasobne w glin, nazywane też laterytami, np. boksyty i terra rossa.
• Skały krzemionkowe: osady zawierające powyżej 50% SiO2 pochodzenia organicznego lub chemicznego, np. ziemia okrzemkowa, diatomity, radiolaryty, spongiolity, porcelanity, rogowce.
• Skały fosforanowe: osady zawierające więcej niż 20% P2O5, których najważniejszym minerałem jest apatyt. Powstają w wyniku nagromadzenia szczątków organicznych i odchodów zwierzęcych lub chemicznego wytrącenia fosforanów. Obfite ich nagromadzenia znane są m.in. z Chin, Rosji, Stanów Zjednoczonych i północnej Afryki.
• Skały siarczanowe i solne (ewaporatowe): gipsy, anhydryty, sole kamienne (halitowe) oraz sole potasowe i potasowo-magnezowe.
• Skały żelaziste: osady zawierające powyżej 15% Fe, np. żelaziaki brunatne (rudy darniowe), syderyty, osady bogate w szamozyt i glaukonit.

Skały organogeniczne

Głównymi składnikami tej grupy skał są uwęglone szczątki roślin.

• Torfy: produkty najwcześniejszego stadium uwęglenia, tworzące się na obszarach podmokłych przy ograniczonym dostępie tlenu.
• Węgiel brunatny: zawiera średnio 65-78% wag. węgla.
• Węgiel kamienny: zawiera od 78 do 94% wag. węgla, wyróżnia się odmiany petrograficzne (litotypy): błyszczący (witryn), półbłyszczący (klaryn), matowy (duryn) i włóknisty (fuzyn).
• Antracyt: węgiel o połysku metalicznym, zawierający ponad 94% pierwiastka węgla.

Osady czwartorzędowe w Polsce

W Polsce występują liczne osady czwartorzędowe, zawierające duże ilości materiału pochodzenia skandynawskiego.

• Koluwia: pokrywy grawitacyjne (do 20 m miąższości), typowe dla obszarów górskich i krawędzi dolin.
• Deluwia: pokrywy zmywowe (miąższość ponad 5 m), często nadbudowują dna dolin.
• Osady rzeczne: najpowszechniejsze w Polsce, zwłaszcza osady rzek meandrujących (osady korytowe i równi zalewowej). Wiele rzek akumuluje transportowany materiał przy swoich ujściach, tworząc delty.
• Osady jeziorne: najbardziej rozpowszechnione w Polsce północnej, składające się z bezwapiennych iłów, kredy jeziornej i gytii.
• Osady morskie: nagromadzone na dnie morza, w pobliżu linii brzegowej są głównie pochodzenia lądowego (żwiry, piaski, muły, iły).
• Osady lodowcowe: nagromadzone z materiału naniesionego przez lodowiec, np. gliny zwałowe (moreny czołowe, denne i ablacyjne) oraz osady fluwioglacjalne (piaski sandrowe, kemy, ozy).
• Osady lessowe: pokryły tereny wyżyny Lubelskiej i Kielecko-Sandomierskiej, okolic Krakowa oraz południowej Opolszczyzny.

Do czwartorzędowych osadów zalicza się także formy powstałe w wyniku działalności człowieka, takie jak hałdy górnicze, nasypy kolejowe i drogowe, czy wysypiska śmieci.

Osady w oczyszczalniach ścieków

W wyniku sedymentacji zawiesin organicznych i mineralnych pochodzących z erozji, a także składników wytrącających się z wody lub naniesionych wraz ze spływem powierzchniowym, powstają osady na dnie jezior, rzek, kanałów rzecznych i zbiorników zaporowych. Zgromadzone na dnie zbiornika osady zawierają znaczną część związków zanieczyszczających środowisko wodne, dlatego ich usunięcie jest niezbędne do oczyszczenia zbiornika wodnego. Również w oczyszczalniach ścieków komunalnych powstają znaczne ilości osadów, których zagospodarowanie stanowi istotne wyzwanie.

Problem zagospodarowania osadów ściekowych

W Polsce, mimo wykorzystania niemal całej ilości wytworzonych osadów (ponad 98%), NIK (Najwyższa Izba Kontroli) wykryła wiele nieprawidłowości w ich zagospodarowaniu. Wzrasta ilość powstających osadów, co wymusza poszukiwanie optymalnych kierunków ich zagospodarowania.

Nieprawidłowości w zagospodarowaniu osadów ściekowych

Kontrola NIK wykazała szereg problemów, w tym:

• Nieprawidłowo lub nieuczciwie prowadzona ewidencja wytworzonych i przekazanych osadów, co prowadzi do braku rzetelnych danych. Tylko 10 z kontrolowanych podmiotów właściwie realizowało swoje obowiązki w tym obszarze.
• Brak wszystkich wymaganych przepisami informacji dotyczących składu i właściwości osadów (np. zawartości suchej masy, substancji organicznych, azotu, metali i jaj pasożytów).
• Niestosowanie kart przekazania osadów lub posługiwanie się kartami niezgodnymi ze wzorem.
• Nierzetelnie wypełniane roczne zestawienia o rodzajach i ilości oraz o sposobach gospodarowania odpadami - tylko 11 z 36 oczyszczalni czyniło to terminowo i rzetelnie.
• Brak zalegalizowanych wag do precyzyjnego określania masy wytworzonych osadów, co prowadzi do szacunków i ryzyka przekroczenia dopuszczalnych dawek.
• Niekompletne instrukcje obsługi i eksploatacji dotyczące postępowania z osadami.
• Nieprzestrzeganie procedur higienizacji osadów, np. w Dąbrowie Białostockiej nie włączono urządzeń węzła higienizacyjnego.
• Nieprawidłowe wykonywanie badań produkowanych osadów (w 23 z kontrolowanych jednostek wykryto nieprawidłowości). Często nie oddzielano osadów już zbadanych od tych wytwarzanych na bieżąco, co skutkowało stosowaniem osadów mieszanych lub nawet niebadanych.
• Przekroczenie dopuszczalnych dawek osadów na gruntach (np. w Dąbrowie Białostockiej na 1 ha dostarczono 14-24 Mg s.m. osadu, podczas gdy dopuszczalna dawka wynosiła 9 Mg s.m.).
• Brak badań gruntów przed zastosowaniem osadów lub wykonywanie ich z wielomiesięcznym wyprzedzeniem bądź dopiero po zastosowaniu. Cztery jednostki (Busko-Zdrój, Chmielnik, Kuślin, Szemud) w ogóle nie przeprowadzały analiz gruntów.
• Nieprawidłowe wykorzystanie osadów, np. przy pielęgnacji zieleni miejskiej bez zezwolenia na wytwarzanie kompostu (oczyszczalnia w Chmielniku).
• Stosowanie osadów na gruntach, na których obowiązuje zakaz ich stosowania, np. na terenach ochrony przyrodniczej, terenach zabudowanych, obszarach ochrony ujęć wody.
• Stosowanie osadów na terenach czasowo zamarzniętych i pokrytych śniegiem (np. w Łęczycy).
• Kierowanie osadów na grunty lekkie, o odczynie pH gleby mniejszym niż 5,6, co skutkuje szybkim wymywaniem ich do wód gruntowych (np. w Aleksandrowie Łódzkim).
• Wykrywanie bakterii Salmonelli w osadach (Szemud) lub stosowanie osadów przed zakończeniem badań laboratoryjnych (Aleksandrów Łódzki) z błędnymi zaleceniami co do dawek.

Nadzór nad gospodarką osadową

Nadzór urzędów marszałkowskich nad gospodarką osadową również pozostawia wiele do życzenia. Kulejąca sprawozdawczość nie wzbudziła czujności urzędników, a weryfikacja nadesłanych sprawozdań prowadzona była nierzetelnie, co utrudniało monitorowanie sytuacji i wyciąganie konsekwencji wobec eksploatatorów oczyszczalni. Ponadto, wojewódzkie bazy odpadowe nie zawierały wszystkich niezbędnych informacji.

Metody usuwania osadów dennych ze zbiorników wodnych

Jednym z niezbędnych działań dążących do oczyszczenia zbiornika wodnego jest usunięcie osadów dennych. Współczesne technologie pozwalają na efektywne odwadnianie wydobytych osadów.

• Podczas przepompowywania uwodnionego osadu w technologii kontenerów syntetycznych SoilTain® dozuje się odpowiednią ilość polielektrolitu.
• Polielektrolit wiąże cząsteczki stałe w większe skupiska, zmieniając strukturę osadów i poprawiając ich właściwości filtracyjne.
• Dzięki temu woda dużo skuteczniej odpływa przez płaszcz kontenera.
• Kontenery syntetyczne mogą być umieszczone w lekkim zagłębieniu terenu wyłożonym folią uszczelniającą.
• Po odwadnianiu i osuszeniu osadów uzyskuje się znaczną redukcję materiału. Osuszony materiał można wydobyć, a teren ponownie zazielenić lub wykorzystać do innych celów.

tags: #gdzie #jest #najwiecej #osp