Z topniejącymi lodowcami do wód dostają się metale ciężkie

Topniejące lodowce uwalniają do arktycznych wód zanieczyszczenia, kumulowane w pokrywie lodowej przez wieki. Naukowcy z PAN i UŚ wykazali, że przy czole lodowca stężenie metali ciężkich jest kilkukrotnie wyższe niż w dalszych częściach fiordu Hornsund.

Lodowiec Fot. Pixabay.com

„Przy samym lodowcu te wartości wynoszą 2-3-krotność naturalnego stężenia i są kilkukrotnie większe niż w dalszej części fiordu. To mniej więcej taki sam poziom jak w otwartych wodach Bałtyku. Nie jest to drastyczna wartość, ale jednak czystość arktycznych wód jest naruszona, a proces może postępować” – podkreśliła w rozmowie z Nauką w Polsce kierowniczka badań dr hab. Agata Zaborska, prof. Instytutu Oceanologii PAN.

Naukowczyni dodała, że Arktyka – obok Antarktyki – jest uważana za ostatni rejon Ziemi najmniej zanieczyszczony przez działania człowieka.

„Dlatego też postanowiliśmy zbadać stężenia metali ciężkich, które dostają się z silnie topniejących obecnie lodowców do wód fiordów, aby móc oszacować, czy i jak wielkie zagrożenie mogą stanowić dla zwierząt i roślin” – wskazała badaczka zajmująca się zarówno badaniem zanieczyszczenia Arktyki, jak i procesami sedymentacji w środowisku wodnym, czyli opadaniem zawiesiny w wodzie.

Badania prowadzone są w ramach projektu „Oszacowanie dostawy metali ciężkich ze spływem słodkiej wody do ekosystemu fiordu arktycznego (Hornsund, Spitsbergen) – RELOAD”, finansowanego z NCN. W prace – obok naukowców z IO PAN – zaangażowali się także badacze z Instytutu Geofizyki PAN oraz Uniwersytetu Śląskiego.

Celem projektu jest oszacowanie ładunku metali ciężkich, które docierają do wód z dwóch największych lodowców w fiordzie Hornsund – to duży fiord znajdujący się w południowo-zachodniej części wyspy Spitsbergen, w norweskim archipelagu Svalbard, w Arktyce. To tam zlokalizowana jest Polska Stacja Polarna.

Jak przypomniała Zaborska, metale ciężkie – takie jak np. rtęć, kadm czy ołów – mogą być zagrożeniem dla organizmów, ponieważ są kancerogenne (rakotwórcze), wpływają negatywnie na układ immunologiczny i narządy wewnętrzne (np. wątrobę czy nerki). Mogą się kumulować w różnych tkankach jednego organizmu, a dodatkowo (jak np. rtęć) kumulować w organizmach z kolejnych poziomów łańcucha pokarmowego. Wtedy najbardziej narażone są zwierzęta szczytowe, którymi w Arktyce są m.in. niedźwiedzie polarne czy foki; dotyczy to również ludzi.

Metale ciężkie znajdujące się w arktycznej pokrywie lodowej w większości zostały przetransportowane tam przez atmosferę z terenów zurbanizowanych, a następnie spadły wraz ze śniegiem i zamarzły.

„Wykazaliśmy, że w rejonie fiordu Hornsund 75-80 proc. ołowiu pochodzi z Europy i Azji. Zbadaliśmy to na podstawie porównania stosunków izotopów ołowiu” – tłumaczyła badaczka.

Teraz, te skumulowane przez dekady zanieczyszczenia, wraz z topniejącymi lodowcami, są uwalniane do arktycznych wód, a stamtąd są rozprowadzane do oceanów.

„Oczywiście większość z tych zanieczyszczeń się rozcieńcza w wodzie morskiej, ale mimo to pewna część jest transportowana w różne rejony fiordu, a następnie może trafić do Morza Grenlandzkiego. Dzisiaj stężenia metali ciężkich nie są jeszcze wysokie, ale musimy je badać, by monitorować stan środowiska w Arktyce i móc przewidzieć możliwe konsekwencje” – podkreśliła Zaborska.

Badania terenowe naukowcy mają już za sobą. Wykorzystali w nich pływające roboty zdalnie sterowane, które podpływały bezpośrednio do lodowca i stamtąd pobierały próbki.

„Łódź może podpłynąć średnio na odległość 200 m od czoła lodowca; bliżej istnieje niebezpieczeństwo oderwania się lodu (cielenie się lodowca). Dzięki wykorzystaniu robota mamy próbki wprost ze źródła” – mówiła Zaborska.

Dodatkowo zespół glacjologów pobrał rdzenie śniegu, lodu oraz próbki wód z powierzchni lodowców.

Prace w laboratorium są na ukończeniu. Pełnych wyników naukowcy spodziewają się jesienią 2024 roku. 

Źródło: PAP MediaRoom

Hałdy kopalniane to ogromne magazyny z surowcami

Polski przemysł cementowy zużywa rocznie kilka milionów ton popiołów z tzw. UPS-ów, czyli produktów ubocznych spalania węgla. Jednak wykorzystanie tego surowca w polskiej energetyce będzie – zgodnie z założeniami zielonej transformacji – nieuchronnie spadać. To z kolei będzie skutkować spadkiem dostępności popiołów lotnych. Dlatego duzi producenci cementu w Polsce chcą zagospodarować popioły, które wcześniej przez dziesięciolecia były składowane na hałdach. Szacuje się, że zalega na nich nawet kilkaset ton popiołów, które – po oczyszczeniu i waloryzacji – mogłyby zostać wykorzystane właśnie do produkcji cementu. To stworzyłoby również szansę na wykorzystanie terenów, które teraz zajmują hałdy. Cały proces wstrzymują na razie niewystarczające regulacje, a nie brak technologicznych możliwości.

Fot. Pixabay

– Śląsk czy obszar bełchatowski to jest określona produkcja gospodarcza, generująca substancje takie jak popioły czy gips, które tradycyjnie były traktowane jako odpad. Natomiast w chwili, kiedy ta substancja ma klienta, można wykorzystać ją np. w budownictwie drogowym. Jednak w tym celu ona powinna być od początku przygotowywana do ścieżki produktowej w zakresie norm technicznych i wpływu na środowisko – mówi agencji Newseria Biznes dr inż. Tomasz Szczygielski, kierownik Centrum Inżynierii Minerałów Antropogenicznych Politechniki Warszawskiej.

Polska elektroenergetyka wciąż w dużym stopniu opiera się na węglu, a w krajowych elektrowniach i elektrociepłowniach powstaje rocznie od kilkunastu do nawet 20 mln t popiołów, żużli, gipsu z instalacji odsiarczania spalin i innych substancji, będących produktem ubocznym spalania węgla kamiennego i brunatnego. Zamiast skończyć jako odpad, mogą być z powodzeniem przetworzone na pełnowartościowe produkty dla wielu innych gałęzi gospodarki, takie jak np. cement i spoiwa hydrauliczne, wypełniacze mineralne, kruszywa, nawozy i sztuczna gleba. UPS-y są wykorzystywane m.in. przy rekultywacji gruntów, do stabilizacji gruntów i podbudowy dróg, ale istnieje wiele innych sposobów ich zagospodarowania, jak np. wypełnianie wyrobisk górniczych, nawożenie gruntów rolnych czy odśnieżanie dróg.

– Popioły mają bardzo szerokie zastosowanie przede wszystkim w sektorze szeroko rozumianego budownictwa. Znajdują się w cemencie i w betonie, stanowią też dodatek uzupełniający w innych materiałach. Dużym odbiorcą popiołów jest również górnictwo, które wykorzystuje je m.in. do wypełnienia pustek podziemnych, jak i prac rekultywacyjnych – mówi dr inż. Tomasz Szczygielski. – W ten sposób zamiast zasobów naturalnych wykorzystujemy zasoby antropogeniczne, które powstają wskutek działalności człowieka.

Co ciekawe, Polska jest europejskim liderem pod względem produkcji i wykorzystania UPS-ów. Szacuje się, że każdego roku w krajach UE powstaje ok. 100 mln t takich ubocznych produktów spalania węgla, z czego ok. 1/5 przypada właśnie na Polskę. Przede wszystkim UPS-y wykorzystywane są przy produkcji cementu. Krajowy przemysł cementowy zużywa rocznie kilka milionów ton popiołów ze spalania węgla. Dlatego – wraz ze stopniowym obniżaniem udziału węgla w polskiej energetyce – będzie też zainteresowany szukaniem alternatywnych źródeł popiołu. Duzi producenci cementu myślą o zagospodarowaniu popiołów, które wcześniej przez dziesięciolecia były składowane na hałdach. Szacuje się, że zalega na nich nawet kilkaset ton tego surowca wtórnego, który – po oczyszczeniu i waloryzacji – mógłby zostać wykorzystany właśnie do produkcji cementu.

– Przez wiele lat, kiedy tych popiołów powstawało bardzo dużo, one nie miały jednak zastosowania, nie znajdowały bieżącego odbiorcy i były składowane w różnych miejscach. Teraz, kiedy coraz częściej mówimy o ograniczaniu produkcji energii z paliw kopalnych, ten popiół zaczyna być produktem deficytowym. Stąd coraz większe zainteresowanie dawnymi miejscami deponowania tych zasobów. Coraz częściej myślimy o takich złożach antropogenicznych jako cennych dla gospodarki przyszłości – wyjaśnia dr hab. inż. Radosław Pomykała, profesor Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie, ekspert Wydziału Inżynierii Lądowej i Gospodarki Zasobami na tej uczelni.

Hałdy, jeszcze do niedawna traktowane tylko jako składowiska odpadów i bomby ekologiczne z opóźnionym zapłonem, w tej chwili zaczynają być traktowane jako magazyny z pełnowartościowymi surowcami. Szacuje się, że w Polsce jest ich nawet ponad setka, a wiele z nich zajmuje teren obejmujący kilka tysięcy hektarów.

– Jeżeli rząd wprowadzi w tym celu odpowiednie przepisy, wtedy w regionach węglowych powstanie ogromna podaż produktów mineralnych, które mogą być wykorzystywane w infrastrukturze, do rekultywacji i uzdatniania terenów zdegradowanych. To może być ogromną szansą na rozwój tych regionów. W tym celu ważna jest jednak symbioza energetyki z infrastrukturą, współpraca i przekonanie rządu, że takie regulacje będą korzystne dla wszystkich – ocenia kierownik Centrum Inżynierii Minerałów Antropogenicznych Politechniki Warszawskiej. – Ważne, żeby zidentyfikować rynki, gdzie mogą znaleźć zastosowanie produkty wytworzone na bazie tych substancji, i przyjrzeć się temu, na ile obecne regulacje, dotyczące m.in. projektowania dróg czy nasypów komunikacyjnych, dają pierwszeństwo produktom opartym na zasobach antropogenicznych. Tutaj jest rola wytwórcy, odbiorcy, jak i rola rządu w zakresie regulacji tego procesu.

– Odzysk surowców z hałd odpadów górnictwa węglowego prowadzimy na dużą skalę już od lat. Coraz częściej podkreśla się też, że to nie są odpady, ale produkty wtórne, które da się wykorzystać i w przypadku popiołów takie technologie są. W tej chwili to rynek decyduje o tym, czy, kiedy, w jaki sposób i za ile będziemy mogli je wykorzystywać. To jest kwestia ekonomiczna, nie technologiczna – dodaje prof. Radosław Pomykała.

Jak wskazują eksperci, rekultywacja terenów zdegradowanych działalnością wydobywczą i wykorzystanie materiału, który jest nagromadzony na hałdach, stwarza też możliwość uwolnienia tysięcy hektarów gruntów, które mogą być wykorzystane w celach inwestycyjnych, np. pod projekty OZE.

– W Polsce mamy już też wiele doświadczeń z rekultywacji terenów zdegradowanych. Przy użyciu popiołów rozpoczęliśmy takie projekty już na początku lat 90., m.in. w Szczecinie czy pod Poznaniem. Wiele terenów zostało zrekultywowanych i przywróconych przyrodzie i nie mamy w tym zakresie problemów technicznych. Wiemy, jak to robić, ale trzeba doprowadzić do tego, aby te rekultywacje były postrzegane jako konieczne. Administracja powinna wspierać te procesy i mamy w kraju wystarczająco kompetencji, żeby sobie z tym poradzić – podkreśla ekspert PW.

– Tereny, na których są zdeponowane te surowce, w bieżących planach często określamy jako tereny zdegradowane. A jeżeli dobrze przeprowadzimy odzysk tych surowców, będzie można wykorzystać je pod różną działalność gospodarczą, co jest ważne dla lokalnych społeczności – mówi prof. Radosław Pomykała. – Inny kierunek to rekultywacja leśna albo stworzenie obszarów cennych dla mieszkańców pod względem wypoczynkowym, rekreacyjnym.

Motywacją do tego typu inwestycji są doświadczenia europejskie.

– We Francji usunięto już w zasadzie prawie wszystkie hałdy, na których zalegały popioły, ponieważ one zostały uznane za substancję cenną dla budownictwa drogowego i stopniowo były po prostu pobierane z tych hałd. Na koniec hałda została usunięta, a teren uporządkowany i służy kolejnemu projektowi. Tak więc jest to możliwe, ale te procesy powinny wynikać z uwarunkowań wolnego rynku. To znaczy, jeśli właściciel hałdy wie, co z nią zrobić, to dobrze, a jeśli nie – powinien ją po prostu wystawiać na sprzedaż. Wtedy przyjdą firmy czy osoby kompetentne, z kapitałem, które kupią hałdę, otrzymają dopłatę do jej likwidacji i będą wiedziały, jak z nią pracować. Nie mamy obecnie w tym zakresie barier technicznych czy środowiskowych, natomiast mamy pewne bariery dotyczące uwalniania tych hałd na wolny rynek – podsumowuje dr inż. Tomasz Szczygielski. 

Źródło: Newseria