Rozwój rolnictwa, przemysłu i motoryzacji przyczynił się do zwiększenia ilości zanieczyszczeń i zachwiania równowagi w środowisku. Czasami sama natura podpowiada nam jak w prosty sposób ograniczyć rozprzestrzenianie związków organicznych i wspomóc procesy regeneracji.

Czym są związki organiczne?

Fosfor (P) i azot (N) to pierwiastki tworzące związki odpowiadające za rozwój i wzrost roślinności. Problemem dla środowiska staje się ich nadmiar

Nadmiar fosforu – przyczynia się do użyźnienia zbiorników wodnych, czyli eutrofizacji. Skutkuje to intensywnym wzrostem glonów i sinic i w następstwie…zakazem kąpieli!

Nadmiar azotu – także przyczynia się do eutrofizacji, a dodatkowo sam stanowi zagrożenie dla zdrowia ludzi. Spożywanie większych ilości azotanów może powodować choroby krwi, objawiające się sinicą. 

Szczególnie narażone na eutrofizację są sztuczne zbiorniki wodne zbudowane na rzekach. Przechwytują i gromadzą zanieczyszczenia powierzchni zlewni o wiele większej niż powierzchni zlewiska naturalnego jeziora.

Ile fosforu i azotu w roślinie?

W wyniku badań naukowych i obserwacji zauważono, że niektóre rośliny gromadzą duże ich ilości azotu i fosforu w liściach, łodygach i korzeniach. W związku z tymi naturalnymi właściwościami, zaczęto wykorzystywać je do oczyszczania środowiska. Ta metoda zwana jest fitoremediacją.

W strefie przybrzeżnej jezior i rzek, wchłanianie związków organicznych odbywa się głównie dzięki korzeniom. Prędkość i wydajność tego poboru zależy przede wszystkim od gatunków roślin, ale także od związków w jakie wchodzą z innymi mikroorganizmami.

Ze środowiskiem wodnym są związane najbardziej wrażliwe na zanieczyszczenia ekosystemy i grupy organizmów (płazy, gady, ważki, ptaki). Dlatego szczególnie warto chronić rzeki, stawy parkowe i jeziora przed zanieczyszczeniami spływającymi z pól uprawnych i dróg.

Ze względu intensywniejsze rolnictwo, zagęszczającą się zabudowę, zanikają zakrzewienia nadrzeczne i miedze śródpolne. Spada więc udział roślin wyłapujących zanieczyszczenia. Całkowity brak roślinności przybrzeżnej pomiędzy rzeką, a terenami przyległymi prowadzi do zwiększonego transportu zawiesiny, zanieczyszczeń i śmieci.

Skutecznym narzędziem blokującym przepływ nadmiaru zanieczyszczeń mogą być nasadzenia roślin charakterystycznych dla strefy przybrzeżnej zbiorników wodnych i rzek. W ten sposób tworzą się naturalne, oczyszczające bufory.

Naturalnie wykształcona roślinność na brzegu rzeki

Naturalnie wykształcona roślinność w strefach przybrzeżnych jeziora lub rzeki

Strefa przejściowa pomiędzy dwoma różnymi środowiskami…czyli ekoton

Rośliny, które usuwają ogromne ilości zanieczyszczeń, są bardzo popularne i powszechnie występujące.

Trzcina, usuwa ogromne ilości azotu i fosforu. Dlatego jest powszechnie używana w roślinnych oczyszczalniach ścieków! Hektar trzciny zmagazynuje aż 40 kg fosforu oraz nawet 225 kg azotu w ciągu roku. W przypadku popularnej pałki wodnej te wartości mogą być nawet 10 razy wyższe!

Trzcina i trzciniak

Trzcina pospolita i jej częsty gość… ptak trzciniak Fot. Psubraty
Trzcina dobrze znosi zanieczyszczenia ściekami komunalnymi, wychwytuje azot i fosfor. Wzmacniana efektywność dzięki mykoryzie. Stosowane sa w hydrobotanicznej oczyszczalni ścieków.

Krwawnica pospolita fot M. Amber

Krwawnica pospolita – polecana do stref ekotonowych ze względu na zwiększenie ich bioróżnorodności dla zapylaczy 

Kosaciec żółty

Kosaciec żółty – zalecany do stref ekotonowych, zdolność wiązania dużych ilości biogenów (azotu i fosforu). Odpowiedni do miejsc okresowo zalewanych wodą.

Pokrzywa

Pokrzywa – najefektywniej kumuluje azot i fosfor, wchodzi w związki mykoryzowe, które powodują, że z większego obszaru pobiera wodę 

Grążel żółty

Grążel żółty

Łączeń baldaszkowaty

Łączeń baldaszkowaty – polecany do stref ekotonowych ze względu na zwiększenie ich bioróżnorodności dla zapylaczy, odporny na wahania poziomu wody 

Tę wysoką efektywność rośliny przebrzeżne zawdzięczają tlenowi zawartemu w kłączach. Pozwala on, na zachodzenie procesów spalania cukrów również kiedy łodyga i kłącza są zanurzone w wodzie, a także w zimie.

Nie ma to jak łąka

Szczególnym rodzajem stref buforowych są łąki. Zawdzięczamy to dobrze rozwiniętemu systemowi korzeniowemu traw. Wiele gatunków pochłania azot i fosfor przez cały rok.  Hektar nadbrzeżnej łąki może magazynować do 70 kg azotu  i do 8 kg fosforu rocznie.

Pomimo, że te wartości są imponujące, najwięcej magazynują oczywiście nadrzeczne lasy łęgowe, których zwiększona efektywność związana jest z głębszą penetracją korzeni.

Symbioza organizmów dla czystego środowiska!

Kolejnym przejawem efektywności oczyszczających buforów jest symbioza między korzeniami, a grzybami. Te związki kształtują się dość wolno. Dlatego jeśli nad jakimś stawem, czy kanałem rozwija się naturalna roślinność wodna, warto ją wspierać. Dzięki grzybni zwiększa się kilkukrotnie odporność na choroby roślin, a także obszar, z którego roślina czerpie wodę.

Jesienią naziemne części roślin obumierają. Fosfor i azot transportowany jest z powrotem z liści do korzeni. Część jest magazynowana, a część uwalniana do wód i gleby. Dlatego ważne jest, żeby jesienią w obszarach o dużej ilości zanieczyszczeń, skosić roślinność ze zboczy rzek, stawów i kanałów. Taka biomasa będzie świetnym surowcem kompostowym do stworzenia naturalnych nawozów!

Wiązówka błotna

Wiązówka błotna – wchodzi w związki mikoryzowe przez co efektywnie wychwytuje biogeny

Funkcje stref ekotonowych:

  • podczyszczają płytkie wody podziemne z substancji organicznych w wyniku poboru przez rośliny oraz wbudowywaniu ich w tkanki

  • stwarzają optymalne warunki dla mikroorganizmów glebowych

  • spajają glebę – przeciwdziałają erozji i wypłukiwaniu

  • tworzą korytarze ekologiczne i siedliska dla wielu gatunków

  • wzmacniają bioróżnorodność ekosystemu

  • wytwarzają korzystny mikroklimat – zwiększenie wilgotności, osłonięcie od wiatru, przeciwdziałanie przymrozkom, stabilizowanie śniegu

  • chronią uprawy przed szkodnikami – nawet wąskie strefy buforowe są ostoją dla owadów drapieżnych i pasożytniczych, będących naturalnymi wrogami szkodników 2

Jak skonstruować naturalne, roślinne filtry oczyszczające?

Roślinne strefy buforowe powinny maksymalnie redukować zanieczyszczenia przedostające się do wód. Powinny spełniać swoją rolę przez wiele lat, dzięki nasadzeniom gatunków rodzimych i odpowiedniej pielęgnacji.

Strefa ekotonowa w projekcie EKOROB

Strefa ekotonowa wykonana w projekcie EKOROB. Zdjęcie przedstawia nasadzenia wzdłuż poligonu Zarzęcin. Celem jest redukcja zanieczyszczeń dopływających wodami burzowymi. Źródło: Projekt EKOROB Poligon Zarzęcin

Nasadzenia umocnione matą kokosową

Strefa ekotonowa wykonana przez projekt EKOROB. Nasadzenia umocnione matą kokosową.

  • Krok 1: Lokalizacja strefy

    Wybieramy obszar wzdłuż małej rzeki / strugi / kanał, narażonego na zanieczyszczenia (rolnicze, drogowe, a nawet pochodzące ze ścieków, które charakteryzują się także ogromnymi ilościami azotu i fosforu). Niestety nadal zdarzają się rzeki, co do których mamy podejrzenia, że ktoś wylewa ścieki bytowe, ale nikt nikogo na gorącym uczynku nie złapał.

    Bardzo ważne  też jest odtworzenie stref wzdłuż sztucznych i naturalnych zbiorników wodnych.

  • Krok 2: Dobór szerokości i długości

    Optymalnie strefy ekotonowe powinny mieć około 10 m szerokości. Jeśli nie mamy aż tyle dostępnego miejsca, strefa zacznie działać nawet przy 5 metrach szerokości. Im szerszy pas roślinności przybrzeżnej, tym lepszy korytarz ekologiczny dla migracji zwierząt stworzymy.

    Lepsze są strefy ciągłe i wąskie, niż występujące jedynie miejscowo, ale szerokie.

  • Krok 3: Dobór roślinności

    Powinniśmy zadbać o zróżnicowanie gatunkowe naszej strefy. Najefektywniejsze w usuwaniu biogenów będą pasy traw lub bylin dwuliściennych. Sporadycznie można je wzbogacić zasadzonymi w dużych odległościach od siebie krzewami i drzewami, tak aby nie powodować nadmiernego zacienienia wody.

    Do nasadzeń należy stosować gatunki rodzime. Gatunki powinniśmy dostosować również do głębokości wody i bliskości do lustra wody.

Pałka szerokolistna

Pałka szerokolistna jest jedną z roślin polecanych do nasadzenia w miejscach gdzie stale występuje woda.
Inne rośliny zabagnionych zbiorowisk szuwarowych, o właściwościach oczyszczających: manna mielec, grążel żółty, kosaciec żółty, trzcina pospolita. 

Sitowie to roślina oczyszczające strefy okresowo zalewanej. Fot. Psubraty
Inne zbiorowiska terenów okresowo zabagnionych i rośliny tam występujące:
turzyce (zaostrzona, błotna), mozga trzcinowata z dużym udziałem pokrzywy, sitowie leśne z turzycą zaostrzoną, łąka świeża z kostrzewą czerwoną, śmiałkiem darniowym, życicą trwałą, koniczyną łąkową, życicą trwałą, łąka świeża ze szczawiem polnym, krwawnikiem pospolitym i babką lancetowatą.

Kalina

Kalina (siedliska wyżej położone, suche). Efektywność oczyszczania jest zwiększana przez mikoryzę.

  • Krok 4: Jak pielęgnować i utrzymać strefę buforową?

    Przede wszystkim strefy te powinny być wyłączone z nawożenia, używania środków ochrony roślin, a także z użytkowania środków przeciwko owadom (w tym przeciwko komarom!)

    Zalecane jest przycinanie i koszenie pędów oraz gałęzi w okresie późnego lata / jesienią. Po skoszeniu należy natychmiast usunąć je ze zboczy, zanim azot i fosfor dostaną się do gleby i wód z rozkładających się liści i łodyg.

    Pewne ograniczenia związane są też ze stosowaniem nawozów w sąsiedztwie strefy.

    Nawozy można stosować w odległości co najmniej 5m od linii krawędzi doliny rzeki (górnej granicy skarp), natomiast od granicy jeziora czy sztucznego zbiornika wodnego – aż 20 metrów od linii brzegowej.

    Jeśli strefa buforowa jest porośnięta wierzbą, można przeprowadzić jej wykaszanie co około 3 lata ponieważ azot kumuluje się najlepiej w młodych, kilkuletnich pędach.

  • Krok 5: Dodatkowa ochrona – ściana denitryfikacyjna

    Prostopadle do kierunku spływu zanieczyszczeń możemy również zbudować ścianę denitryfikacyjną ze zrębków wierzbowych, które wsypujemy do wykopanego rowku. Takie ściany budowali naukowcy z projektu EKOROB nad Zalewem Sulejowskim.

    Budowa takiej konstrukcji zapobiega przepływowi nadmiaru zanieczyszczeń ze strefy potencjalnie mogącej zanieczyszczać. Bariery denitryfikacyjne działają także zimą.

  • Krok 6: Dodatkowa ochrona – bariera biogeochemiczna

    Jeśli fosforu w środowisku wodnym mamy naprawdę dużo, warto sięgnąć po dodatkowy filtr –  np. gabiony wypełnione kamieniem wapiennym (tu dolomit, ale dobra będzie również opoka, geza). W trakcie przepływu wód przez barierę, fosfor wiąże się z wapniem do postaci nierozpuszczalnej. Ten proces zachodzi w środowisku naturalnie w zależności od ilości skał wapiennych w dnie rzeki czy innego zbiornika wodnego.

Oczyszczające przepływowe gabiony wypełnione skałą wapienną na Jez. Zgorzała w Warszawie. Fot. Psubraty

Pływające oczyszczające wyspy wykonane przez wolontariuszy Fundacji Sendzimira w Lachtorzewie. Fot. Psubraty

Budowa ściany denitryfikacyjnej

Budowa ściany denitryfikacyjnej nad Zbiornikiem Sulejowskim w Łodzi. Zdjęcia pochodzą ze strony projektu EKOROB

Nie stosujmy roślin obcych i inwazyjnych!

tatarak zwyczajny – nie polecamy. Jest rozpowszechniony, jednak jest to roślina obca w środkowoeuropejskim ekosystemie. Zamiast niej zastosuj: pałkę szerokolistną, trzcinę, sitowie.

azolla afrykańska – nie polecamy. Jest to roślina inwazyjna, która zagraża naszemu środowisku. Zamiast niej zastosuj: rzęsę drobną, żabiściek pływający.

Dane z Państwowego Monitoringu Środowiska pokazują niestety, że nasze rzeki są bardzo zanieczyszczone i w większości nie osiągają „dobrego stanu wód” 1 . Niestety przekłada się to również na stan środowiska Bałtyku. Dlatego ważne jest, aby zrozumieć, że każde nasze drobne działanie przekłada się na skalę ponadregionalną.

Zachęcamy do stosowanie tych rozwiązań!

Źródła:

  1. Główny Inspektorat Ochrony Środowiska, Monitoring Wód
  2. Strefy buforowe i biotechnologie ekohydrologiczne w ograniczaniu zanieczyszczeń obszarowych, Izydorczyk K. i in., 2015, Łódź
  3. Dyrektywa 2000/60/WE Parlamentu Europejskiego i Rady Europy z dnia 23 października 2000r.
  4. Siciliano et al. Bioaugmentation as a tool protect the structure and function of an activated sluge microbial community. Applied and Environmental Microbiology 2003.