Cistilni sistemi

UNIVERZA V MARIBORU Mednarodni center za ekoremediacije

NARAVNI ČISTILNI SISTEMI

Red. prof. ddr. Ana Vovk Korže

Nazarje, 2015

UNIVERZA V MARIBORU Mednarodni center za ekoremediacije

NARAVNI ČISTILNI SISTEMI

Red. prof. ddr. Ana Vovk Korže

Nazarje, 2015

NARAVNI ČISTILNI SISTEMI Avtorica: red. prof. ddr. Ana Vovk Korže Mednarodni center za ekoremediacije, Filozofska fakulteta Univerze v Mariboru, Koroška c. 160, 2000 Maribor Dr. Mojca Kokot Krajnc - pomoč pri zbiranju podatkov za poglavje 2.

Leto izdaje: 2015 Recenzija: Dr. Klemen Prah Dr. Mirjana Bartula Nina Globovnik Založba: GEAart, Nazarje Oblikovanje: Jana Randl Naklada: 100 izvodov Tisk: Demat, 2015

CIP - Kataložni zapis o publikaciji Narodna in univerzitetna knjižnica, Ljubljana 628.35 VOVK Korže, Ana Naravni čistilni sistemi / Ana Vovk Korže. - Nazarje : GEAart, 2015 ISBN 978-961-93683-7-4 277970944

Spremna beseda Pojem naravni čistilni sistemi je v Sloveniji še relativno nov. Z njim označujemo tehnologije, ki posnemajo procese v naravi predvsem za čiščenje onesnažene vode in prsti. Njihova bistvena prednost je, da so trajnostni, da ne zahtevajo posebnih investicij, da ne vplivajo negativno na okolje, so dolgotrajni in imajo visoko družbeno sprejemljivost. Prav te kvalitete naravnih čistilnih sistemov so tiste, ki vse bolj odpirajo zanimanje za širšo uporabo teh sistemov tako v urbanih kot v ruralnih območjih. Predvsem za namene čiščenja odpadne vode se kažejo ti sistemi kot posebno primerni, zato so vključeni tudi v projekt Trajnostno upravljanje z vodnimi viri med Muro in Dravo. Upravljanje z vodami je ena glavnih tem 21. stoletja, saj se zaradi povečane porabe količina vodnih virov naglo zmanjšuje, predvsem pa je ogrožena njihova kakovost. Območje Pomurja, Spodnjega Podravja in Međimurja povezujejo številne skupne geografske, kulturne, razvojne in okoljske značilnosti, predvsem pa geografska lega med porečji reke Mure in Drave. Za doseganje zadostne stopnje trajnostnega demografskega in gospodarskega razvoja obmejnega območja je med drugim potrebno zagotoviti ustrezno skupno trajnostno upravljanje z vodami, še posebej ustrezno zbiranje in čiščenje odpadnih voda in zaščita vodnih virov območja. Onesnaženje podzemnih in površinskih voda je predvsem posledica obremenjevanja iz razpršenih virov intenzivnega kmetijstva in razpršene urbanizacije, značilno za celotno čezmejno projektno območje. Projekt nagovarja predvsem štiri zaznane sklope problemov v čezmejnem območju, pa tudi širše: reševanje vprašanja odpadnih komunalnih voda v razpršenih naseljih, onesnaževanje voda zaradi intenzivnega kmetijstva in problem zagotavljanja zadostnih količin vode, pomanjkanje transfera znanj in dobrih aplikativnih modelov varstvene rabe in nezadostna informiranost in ozaveščenost prebivalcev, javnega sektorja in gospodarstva o pomenu in potencialih sonaravnega upravljanja z vodami.

Knjiga Naravni čistilni sistemi je namenjena prav podpori tovrstnim projektom s ciljem, da se v prakso vključi čimveč naravnih celovitih sistemov, ki na eni strani zmanjšujejo in odpravljajo onesnaženost okolja, na drugi strani pa odpirajo nove možnosti razvoja na temelju zelenih tehnologij.

Avtorica

3

Kazalo vsebine 3 Spremna beseda 6 1 RAZUMEVANJE NARAVNIH ČISTILNIH SISTEMOV (NČS) 9 2. VRSTE NARAVNIH ČISTILNIH SISTEMOV (NČS) 9 2. 1. GREZNICE (Septic tanks) 9 2. 2. ČISTILNA MOKRIŠČA 10 2.3. RASTLINSKE ČISTILNE NAPRAVE (constructed weatland) 12 2.3.1. Površinske RČN 12 2.3.2. Podpovršinske RČN shorizontalnim tokom 14 2.3.3. Podpovršinske RČN z vertikalnim tokom 15 2.3.4. Kompaktni sistem RČN za čiščenje surove odpadne vode 15 2.4. RIBNIKI ZA STABILIZACIJO ONESNAŽIL (Waste stabilizaton pounds) 16 2.4.1. Fakultativni ribniki 17 2.4.2. Mešani fakultativni ribniki 17 2.4.3. Ribniki zorenja (maturation pounds) 18 2.4.4. Polirni ribniki 18 2.5. SKALNI FILTRI (Rock filters) 18 2.5.1. Brez prezračevalni skalni filtri za odstranitev BKP in SS 18 2.5.2. Zračni skalni filtri 19 2.6. KOPENSKI SISTEMI ČIŠČENJA ODPADNE VODE (Land Treatment Systems) 19 2.6.1. Kopenski namakalni sistem čiščenja odpadne vode 20 2.6.2. Kopenski sistem čiščenja odpadne vode s hitro infiltracijo v tla 20 2.6.3. Kopenski sistem čiščenja odpadne vode s površinskim pretokom 20 2.7. VODNI SISTEMI ZA ČIŠČENJE ODPADNE VODE 20 2.7.1. Sistemi ribnikov 21 2.8. ČIŠČENJE ODPADNE VODE S POMOČJO ENERGIJE GOZDA Z NAMAKANJEM (Treatment with energy forest irrigation) 22 2.9. ČIŠČENJE ODPADNE VODE S POMOČJO BIOFILTRIRNEGA JARKA 23 2.10. SISTEM ČIŠČENJA ODPADNE VODE S POMOČJO KOLOBARNEGA POSEVKA IN MOKRIŠČA 24 2.11. ČIŠČENJE ODPADNE VODE V PEŠČENEM FILTRU 24 2.12. ČISTILNA GREDA PRISILJENEGA ZRAČENJA (Forced Bed Aeration) 24 2.13. EVAPOTRANSPIRACIJSKA GREDA 25 2.14. ŽIVE TOVARNE (Living machine) 25 2.15. Ekoparki (ECOPARQUÉ) 26 2.16. NARAVNO ČIŠČENJE ODPADNE VODE GOSPODINJSTVA S POMOČJO NARAVNE BIOLOŠKE ČISTILNE NAPRAVE 27 2.17. ČIŠČENJE ODPADNE VODE S POMOČJO BILOŠKEGA ZRAČNEGA FILTRA 27 2.18. ČIŠČENJE ODPADNE VODE S POMOČJO SISTEMA BIOLOŠKEGA KONTAKTORJA 27 2.19. ČIŠČENJE ODPADNE VODE S POMOČJO SISTEMA SEKVENČNEGA BIOLOŠKEGA REAKTORJA 28 2.20. MEMBRANSKI FILTRIRNI SISTEM 28 2.21. ZEMELJSKI SISTEM ČIŠČENJA ODPADNE VODE – ZEMELJSKI FILTER 28 2.22. PEŠČENI FILTER 29 3. RAZŠIRJENOST NARAVNIH ČISTILNIH SISTEMOV 29 3.1 Posajeni peščeni filter (Bepflanzte Bodenfilter) kot učinkovit sistem čiščenja oDpadne vode 35 4 UPORABA NARAVNIH ČISTILNIH SISTEMOV V SLOVENIJI 4.1 Prednost decentralnih sistemov za čiščenje odpadne vode z NČS 36 4.2 Delovanje rastlinske čistilne naprave kot enega od naravnih čistilnih sistemov 38 4.3 RASTLINSKA ČISTILNA NAPRAVA ZA INDIVIDUALNO HIŠO – PRAKTIČEN PRIMER 39 43 5 DOSEGANJE CILJEV VODNE DIREKTIVE Z NARAVNIMI ČISTILNIMI SISTEMI 5.1 Vodna direktiva 43 5.2 Narava kot naravni čistilni sistem 44 5.3 Delovanje naravnih čistilnih sistemov – izbrani primeri 48 5.4 Izkušnje iz tujine z naravnimi čistilnimi sistemi 54

4

55 6 IZKUSTVENO IZOBRAŽEVANJE O NARAVNIH ČISTILNIH SISTEMIH 55 6.1 Praktično izobraževanje o uporabi naravnih čistilnih sistemov 55 6.1.1 Primer praktičnega izobraževanja o naravnih čistilnih sistemih na učnem poligonu za ekoremediacije Grm – Novo mesto 70 6.2 Praktično delo na področju zelenih tehnologij 82 7. MOŽNOSTI UPORABE NARAVNIH ČISTILNIH SISTEMOV V JUGOVZHODNI SLOVENIJI 87 8. PROMOCIJA NARAVNIH ČISTILNIH SISTEMOV NA LOKALNI IN REGIONALNI RAVNI 91 9. ZAKLJUČEK 92 VIRI IN LITERATURA

5

Naravni čistilni sistemi

1

RAZUMEVANJE NARAVNIH ČISTILNIH SISTEMOV (NČS)

V manjših in razpršenih naseljih večinoma zaradi ekonomskih razlogov v preteklosti niso vlagali v komunalno infrastrukturo (kanalizacija ter čistilne naprave), prav tako ni urejeno odvajanje in čiščenje izcednih voda iz cestišč. Roki za urejanje problematike odvajanja in čiščenja komunalnih odpadnih vod na teh območjih so bili zakonsko določeni šele ob priključitvi EU. Tako je zadnji rok za postavitev kanalizacijskih sistemov ter priključitev na čistilne naprave december 2017. Opredeljen je v Operativnem programu odvajanja in čiščenja komunale odpadne vode in velja za lastnike stavb na območjih, kjer je letna obremenitev zaradi nastajanja komunalne odpadne vode (preračunana na 1 ha zemeljske površine) večja od 20 PE ter je skupna obremenitev, ki tam nastaja večja od 50 PE. Predpisani rok velja tudi na vodovarstvenih ali občutljivih območjih, kjer je letna obremenitev zaradi nastajanja komunalne odpadne vode (preračunana na 1 ha zemeljske površine) večja od 10 PE ter skupna obremenitev 50 PE. Tako mora država zagotoviti, da bo do konca leta 2017 na javno kanalizacijo s pripadajočimi čistilnimi napravami priključenih nekaj več kot 1,5 milijona prebivalcev. Tako tu kot tudi na območjih, kjer živi preostalih 0,5 milijona prebivalcev, se bo z rastjo naselij in uvajanjem novih tehnologij pojavila potreba po drugačnih pristopih od obstoječih, ki so pogostokrat neustrezni. Kot neustrezne pristope mislimo predvsem na dolge centralizirane kanalizacijske sisteme, ki so tako funkcionalno, kot tudi ekonomsko dostikrat neupravičeni. Ti sistemi so neustrezni še zlasti za ekološko pomembna območja (47,7 % površine Slovenije), območja Nature 2000 (35,5 %) in druga zaščitena območja. Ohranjanje in varovanje teh območij pred različnimi viri onesnaževanje je naša prioritetna skrb in odgovornost. Podatki o onesnaženju površinskih, stoječih ter tekočih voda kažejo, da predstavljajo komunalne odpadne vode iz naselij in ostalih virov velik delež vsega onesnaženja voda. To povratno vpliva na stanje pitnih voda ter posledično na bivalne in življenjske razmere za vsa živa bitja. Ker z veljavnimi tehnologijami ni mogoče doseči zahtev po doseganju zahtevanih časovnih rokih, se vse bolj uveljavljajo tudi naravni čistilni sistemi.

Pojem »naravni čistilni sistemi« (NČS) uporabljamo kot skupni pojem za različne vrste čistilnih sistemov za čiščenje odpadne vode. Beseda »sistemi« je bolj pravilna kot »naprave«, saj ni nujno, da uporabimo za čiščenje odpadne vode naprave, ki pomenijo v dobesednem prevodu »tehnične objekte«. Naravni čistilni sistemi so tudi širši pojem kot rastlinske čistilne naprave. Le to namenjene zgolj čiščenju odpadne vode, naravni čistilni sistemi pa so tudi pomembna podpora ekosistemskim storitvam. Res pa je, da se najbolj pogosto naravni čistilni sistemi uporabljajo prav za čiščenje odpadne vode, ki ima tri glavne naloge (Waste treatment in a small village, 1999): da se prepreči širjenje bolezni, da se zmanjša količina hranil in drugih onesnažil v vodi, ki bi ogrožale kakovost in življenje vodnih telesih in da se vzpostavi možnost recikliranja odvečnih hranil v odpadni vodi v kmetijstvu ali drugih dejavnostih, saj odpadna voda vsebuje vse hranilne snovi iz hrane, ki jo uživajo živa bitja.

Hranila iz odpadne vode bi se lahko vračala na obdelovalne površine. Fosfor, ki predstavlja eno izmed največjih onesnažil v odpadni vodi, se šteje kot najbolj dragoceno hranilo za rast rastlin na poljih. Tudi dušik, ki je v odpadni vodi, pogosto omejuje rast zaradi pomanjkanja v zemlji, zato bi ga lahko uporabljali za rastline. Dejansko bi lahko onesnažila v odpadni vodi pretvorili v hranila za rast kulturnih rastlin in bi s tem 6

Vrste naravnih čistilnih sistemov (NČS)

2

VRSTE NARAVNIH ČISTILNIH SISTEMOV (NČS)

2. 1. GREZNICE (Septic tanks) Greznice so najbolj znane kot enostavni NČS. Greznice sodijo med anaerobne sisteme čiščenja odpadne vode.

V zimi skladiščijo blato, kjer je zaradi nizkih zimskih temperatur anaerobno mikrobno delovanje nično.

Sistemi greznice obsegajo izgrajeno greznico in prostor za precejanje. Večina čiščenja poteka v pronicajočih jarkih in v tleh. Ti sistemi zagotavljajo učinkovito čiščenje gospodinjske odpadne vode, če so pravilno dimenzionirane, nameščene v prostor in vzdrževane. Ti sistemi zahtevajo večje globine in večje površine precejanja kot sekundarni sistemi za čiščenje (Vymazal, 2010).

Greznice so primarni sistemi čiščenja, ki zagotavljajo omejeno količino anaerobnega gnitja. Pronicajoče cevi pod površjem omogočajo sekundarno čiščenje vode, pri tem najpomembnejšo funkcijo opravljajo prav tla, skozi katera se filtrira odpadna voda, preden preteče od podzemlja do podzemne vode. Greznica mora imeti dovolj veliko prostornino, da se zagotovi retencijski čas za predelavo suspendiranih snovi, ob tem pa ustrezen volumen za skladiščenje blata. Obseg za skladiščenje blata je odločilni dejavnik pri dimenzioniranju greznico. To dimenzioniranje je odvisno od potencialnega števila PE. Hidravlično nalaganje skozi dno jarka in stranske stene precejanja jarka je nadzorovano z biomatom (biološko aktivna plast, ki pokriva dno in stranice filtrirnega jarka in prodre na kratke razdalje v precejanje v tla).

Vključuje kompleksne bakterije, polisaharide in nakopičene organske snovi ter mikroorganizme na tleh in ob straneh jarka. Najbolj pomemben sestavni del sistema greznice je površina pronicanja (imenovano tudi območje infiltracije), saj zagotavlja večino čiščenja iztoka odpadne vode. V precejalni jarek se odpadna voda spusti, da se zaradi teže pretoči v razdelilni element, ki distribuira tok enakomerno v najmanj štiri pronicajoče cevi v pronicajočih jarkih. Odpadna voda teče skozi odprtine greznice v precejevalne cevi, ki imajo makadamsko podlago. Odpadna voda nato ponikne v zemljo/podtalje, kjer je deležna dodatne biološke, fizikalne in kemične interakcije, ki čistijo onesnažila v vodi.

2. 2. ČISTILNA MOKRIŠČA Predhodnik rastlinskih čistilih naprav (RČN) so čistilna mokrišča. Mokrišče je opredeljeno kot območje, ki je redno nasičeno z površinsko ali podzemno vode in je poraščeno z rastlinstvom, ki je prilagojeno na življenje v nasičenih pogojih tal z vodo. Mokrišča se najbolj pogosto nahajajo v bližini vodnih teles in so prehodno območje med vodnimi in kopenskimi ekosistemi. So naravni filtri vode z lovom usedlin in organskih snovi in se včasih označuje kot ledvice pokrajine. Mokrišča so lahko tudi ponori, predvsem odpadnih voda, saj več snovi ostane v njih kot priteče ven. Mokrišča zmanjšujejo poplave in suš. Zagotavljajo tudi dragocen življenjski prostor za ribe in druge prosto živeče živali, kot so različne vrste ptic.

9

Razširjenost naravnih čistilnih sistemov

Potopna cev

Dotok

Vmesna posoda za shranjevanje vode npr. za črpalko

Kontrolni jašek z vrtljivo cevjo Talni filter

Vodotok

Večkomorna jama

Odtok

Slika 2: Prečni prerez rastlinske čistilne naprave s posajenim peščenim filtrom (DOPOLNJENO: http://www.publicconsulting.at/uploads/ bepflanzte_bodenfilter_ii.pdf.)

Vmesna posoda za shranjevanje za črpalko

Talni filter

Kontrolni jašek z vrtljivo cevjo Vodotok Odtok

Večkomorna jama

Dotok

Minimalna 15 -20 m razdalja

Stanovanjska hiša

Slika 3: Pogled od zgoraj na rastlinsko čistilno napravo s posajenim peščenim filtrom. POVZETO PO: http://www.publicconsulting.at/ uploads/bepflanzte_bodenfilter_ii.pdf.)

31

Naravni čistilni sistemi

Za še večjo učinkovitost lahko postavimo več manjših gredic s posajenim peščenim filtrom eden zraven drugega ali pa enega za drugim. Čim večja je površina grede z zasajenimi rastlinami, tem bolj učinkovito bo čiščenje. Zelo koristno je, če umestimo jašek z merilnimi napravami na mesto, kjer je voda tik pred tem da zapusti čistilne grede (kot jasno kaže slika 3). To nam bo namreč omogočilo, da bomo pozneje lahko preverjali in nadzorovali učinkovitost čiščenja. Nadzor nad delovanjem naravne čistilne naprave je ključen, saj lahko le s tem preverimo in pridobimo podatke o delovanju. Prav tako je uporabno, če pri umestitvi namestimo še en jašek (slika 3), in sicer med greznico (večkomorno jamo) in med gredo s posajenimi rastlinami.

S tem si omogočimo lažje dostop za čiščenje cevi in dotoka, če bi morebiti prišlo do zamašitve.

Preden odpadna voda doseže peščeni filter je potrebno izvesti predhodno čiščenje, kjer iz odpadne vode odstranimo morebitno blato in večje delce. S tem poskrbimo za učinkovito delovanje peščenega filtra in preprečimo, da bi prišlo do zamašitve v dotoku. V skladu z dosedanjimi izkušnjami so se za najboljši način za predhodno čiščenje odpadne vode pri posajenih peščenih filtrih izkazale večkomorne jame oz. greznice. Dobro umeščena greznica lahko zmanjša nasičenost odpadne vode z organskimi hranili za 25- 30 %. Velikost greznice prilagajamo količini odpadne vode in velikosti površine posajenega peščenega filtra z rastlinami.

Dvokomorna greznica

Trokomorna greznica

Dotok

Odtok

2 _V 3

≠DN 150

≠DN 150

≠DN 600 ≠DN 150

≠DN 150

≠DN 600

Dotok

Odtok

1 _V 2

1 _V 3

1 _V 4 1 _V 4

Slika 4: Greznica za predhodno čiščenje odpadne vode pri uporabi posajenega peščenega filtra. POVZETO PO: http://www.publicconsulting.at/uploads/bepflanzte_bodenfilter_ii.pdf.)

Ko odpadna voda zapusti stanovanjsko hišo ali drugi objekt so v greznici iz vode takoj odstranijo blato in preostali večji delci, ki se nalagajo na dnu greznice. Sčasoma se plast usedlin poveča. Kadar zapolnijo približno 1/3 uporabne prostornine je treba greznico izpraznit in odstranit usedline. Najbolje je, če to delo opravijo za to pristojne službe.

32

Uporaba naravnih čistilnih sistemov v Sloveniji

Problemi, ki nastanejo…

Zimska zmrzal: voda v podpovršinskem toku ne bo zmrzovala, razen voda na površini, v primeru zelo nizkih temperatur. Problem zmrzovanja vode v ceveh, pa se reši s povečanjem dotoka vode v rastlinsko čistilno napravo.

Iz jaškov je potrebno redno odstranjevanje mulja, približno enkrat letno.

Meteorne vode, ki padejo neposredno na območje RČN, je treba zaradi erozije speljati stran in preprečiti, da se erozijski material ne nalaga na RČN. Viške padavin ob nalivih v kanalih, je potrebno speljati direktno na iztok.

Splošni podatki o objektu (izbran primer) Zahtevnost objekta:

Enostaven objekt

Lokacija:

RČN bo stala na travniku, jugovzhodno od novo grajene hiše, s koordinatami iztoka: Iztok iz naprave bo speljan v obcestni jarek.

Seznam zemljišč z nameravano gradnjo:

Hočko Pohorje

Ocena vrednosti objekta: Bruto tlorisna površina:

15 m2

Neto tlorisna površina:

10 m2

Tlorisna velikost stavbe na stiku z zemljiščem:

10 m2

Absolutna višinska kota:

652 m NMV

Največja višina objekta:

0m

Največja globina objekta:

0,7 m

Oblikovanje objekta:

Objekt je izveden z naravno zemljino, oblikovani v naravnih naklonih okoliškega terena. Vse površine so ozeljene, grede pa so zasajene z navadnim trstjem.

Jaški in usedalnik so vkopani v zemljo in pokriti s pohodnimi pokrovi.

Odstotek zelenih površin:

95 %

Faktor zazidanosti:

0

OSNOVNE KARAKTERISTIKA IN PARAMETRI TEHNIČNI PARAMETRI LIMNOWET dolžina m

1

širina

globina

površina

volumen

efektivni volumen

m

m

m

m

m3

1

1

2

Usedalnik

3

3

3

F – RČN

1,5

2

0,5

3

1,5

0,45

Č – RČN

3,5

2

0,75

7

5,25

1,58

Skupaj

5

2

1,15

10

9,75

5,03

41

Izkustveno izobraževanje o naravnih čistilnih sistemih

IZBRANE PRAKTIČNE AKTIVNOSTI NA UČNEM POLIGONU Na učnem poliogonu za ekoremediacije so označeni z učnimi tablami naravni in grajeni ERM sistemi. Prepoznali jih bomo s pomočjo učnih tabel.

Razpored učnih opazovališč za prepoznavanje ekoremediacij Start 1 2 3 4 5 6 7

Izhodišče (start) ekoremediacijske učne poti Naravne ekoreremediacije – iglasti gozd Naravne ekoremediacje – grmišče Vegetacijski pasovi – protiprašna bariera ERM jarek na kmetijskih površinah Naravne ekoremediacije – travnik ERM ureditev vodne akumulacije Rastlinska čistilna naprava LIMNOWET

IME ERM SISTEMA

POGLEJMO IN POSKUSI-

FUNKCIJA

MO

Iglasti gozd Gozd s koreninskim prepletom preprečuje erozijo tal. Okoliške površine varuje pred vetrom, izsuševanjem in pozebami. Varuje vire pitne vode. Številnim živalim nudi življenjski prostor.

Razmislite kateri so vzroki za nastanek čistega smrekovega gozda na tem območju?

NARAVNE EKOREMEDIACIJE Iglasti gozd Iglasti gozd opravlja naslednje ekosistemske funkcije: uravnavanje podnebja (vremenske ujme, ohlajanje ozračja), kroženje vode in drugih snovi, čiščenje vode, preprečevanje erozije ter blaženje podnebnih sprememb, biotska raznolikost, vir hrane, naravnih snovi, energije.

57

Naravni čistilni sistemi

AKTIVNOST: SPOZNAJMO IGLASTI GOZD NA UČNI TABLI IN ZAPIŠIMO REŠITVE NALOG: Učna tabla Rešitve:

Grmišče Ekosistemske funkcije grmišča so: vpliv na spremembo vodne bilance, povečanje evapotranspiracije, zmanjšanje odtoka voda po površini, obogatitev tal z biomaso, večja kapaciteta vskrkavanja vode v pore, manjše izsuševanje.

AKTIVNOST: SPOZNAJMO GRMIŠČE NA UČNI TABLI IN ZAPIŠIMO REŠITVE NALOG: Učna tabla Rešitve:

Travnik Ekosistemske funkcije travnika so: transformator sončne energije v kemično vezano energijo organskih pridelkov, traviščne združbe varujejo tla pred izčrpanostjo, življenjski prostor mnogih rastlinskih in živalskih vrst, ohranja aktivnost dekompozitorjev v tleh, naravni ekoremediacijski sistem za ohranitev travniških površin.

58

Izkustveno izobraževanje o naravnih čistilnih sistemih

tnega močvirja vzorčimo dotočno in iztočno vodo. Za vzorčenje vode sta na močvirju narejena dva jaška – prvi na začetku močvirja za vzorčenje dotoka in drugi na koncu močvirja za vzorčenje iztoka. V obeh vzorcih vode analiziramo količino nitratov, nitritov, amonija, ortofosfatov, suspendiranih snovi, sušine, skupnih raztopljenih snovi, kisika, pH in BPK5.

Razprava: • Ali umetno močvirje opravlja zastavljeno funkcijo?

• Kako bi lahko povečali delovanje umetnega močvirja?

DODATNE FUNKCIJE UMETNEGA MOČVIRJA Kot drugi ekoremediacijski objekti, ima tudi umetno močvirje večnamensko funkcijo. Poleg osnovne funkcije čiščenja vode, predstavlja tudi bivališče za vodne in obvodne živali, veže CO2, je vir biomase, blaži vodne viške ipd.

Vajo izvedemo z opazovanjem močvirja in razpravo o njegovih dodatnih funkcijah.

Razprava: • Razmisli katere so dodatne funkcije umetnega močvirja in kakšen pomen imajo za okolje?

• Kakšne razlike opaziš med umetnim in naravnim močvirjem? Zakaj je umetno močvirje drugačno?

FITOREMEDIACIJA TAL VPLIV RAZLIČNIH SUBSTRATOV NA RAST RASTLIN Na fitoremediacijski površini na poligonu so na različnih substratih zasajene enake vrste rastlin, kar omogoča primerjavo rasti rastlin na različni podlagi.

Primerjava rastlin iste vrste, ki rastejo na različnih substratih: Izmerimo velikost 10 listov na vsakem substratu – izmerimo premer lista na najširši točki. Izračunamo povprečno velikost za vsak substrat in primerjamo razlike.

Na vsakem substratu izmerimo velikost 3 rastlin, izračunamo povprečje za vsak substrat in primerjamo razlike.

Primerjamo barvo listov ter vidne poškodbe na listih rastlin iz različnih substratov (razbarvanost listov, pege ipd.).

Iz vsake grede poberemo 3 rastline. Rastlino umijemo pod vodo (predvsem korenine) in ločimo podzemne in nadzemne dele. Podzemne in nadzemne dele ločeno stehtamo. Rastlinske dele shranimo v papirnatih vrečkah. Za lažje shranjevanje rastline narežemo na manjše kose. Rastline nato posušimo – v sušilniku na 50 °C en dan ter stehtamo suho težo. Primerjamo suho in svežo težo rastlin iz različnih substratov.

Na rastlinah opazujemo morebitne napade škodljivcev ter odpornost rastline na njih.

65

Naravni čistilni sistemi

Razprava: • Kako različni substrati vplivajo na rast rastlin?

• Ali se različne rastlinske vrste enako odzivajo na spremembe v tleh?

• Kako različni substrati vplivajo na nadzemne in podzemne dele rastline ter na celotno rastlino?

FITOREMEDIACIJA SEDIMENTOV PRIVZEM VODE V RASTLINE Za razumevanje vloge rastlin pri sušenju sedimenta v fitoremediacijski gredi se lahko izvede vaja o privzemu vode v rastline. Rastline sprejmejo vodo iz sedimenta in jo nato sproščajo v ozračje s čimer prispevajo k hitrejšemu sušenju sedimenta.

Poskus izvedemo izven fitoremediacijske grede. Šest posod premera 20 cm napolnimo s sedimenti iz grede do globine 15-20 cm. V tri posode posadimo po 2 rastlini navadnega trsta, ostale tri posode ostanejo nezasajene. Uporabimo odrasle, zdrave rastline približno enakih velikosti. V primeru, da je greda suha (sediment se je že posušil), posode napolnimo z zemljo za sajenje in vsako posodo dobro zalijemo z enako količino vode. Posode stehtamo in si zabeležimo njihovo težo. Posode pustimo na prostem, in sicer tako da so vse posode enako osončene.

V naslednjih dneh (vsaj tri dni) vsak dan stehtamo vse posode in primerjamo razliko v teži. Porabo vode lahko predstavimo tudi grafično: narišemo graf, na katerem je x os število dni, y os pa količina vode, ki jo je rastlina porabila. Prvi podatek, ki ga vnesemo v graf, je prvi izračun, ki smo ga dobili po spremljanju porabe vode prvi dan. Nastal bo kumulativni graf porabe vode.

V času, ko vegetacija še ni povsem razvita, učencem razložimo princip delovanja fitoremediacije sedimentov ter razkažemo sistem.

Razprava: • Zakaj rastline črpajo vodo in jo sproščajo v ozračje? Kaj je povezano s tem? (navezava na privzem hranil in onesnažil).

• Kakšen je prispevek rastlin k sušenju sedimenta?

• Kakšna je še vloga rastlin pri fitoremediaciji sedimentov?

ANALIZA PRSTI Opis: Za ovrednotenje vpliva substrata na rast rastlin, je skupaj z opazovanjem razlik pri rastlinah, kot je opisano pri prejšnji vaji, smiselno opraviti tudi analizo tal, in sicer merjenje pH tal, analizo nitratov v tleh, ugotavljanje vlažnosti, teksture, konsistence in strukture prsti ter določitev karbonatov v tleh. Naštete parametre analiziramo in določimo kot je opisano pri edukacijskih okoljih.

66

Izkustveno izobraževanje o naravnih čistilnih sistemih

Primerjamo rezultate različnih substratov in jih poskušamo povezati z vplivi na rastline.

Razprava: • Kakšne so razlike med uporabljenimi substrati pri fitoremediaciji?

• Ali obstajajo ter kakšne so povezave med analizo substratov in vplivi na rastline?

KOLIČINA VODE V SUBSTRATU Opis: Količina vode v substratu je direktni pokazatelj delovanja fitoremediacijske grede za odlaganje in stabilizacijo sedimentov. Sedimenti se v fitoremediacijsko gredo dodajajo po potrebi oz. dinamiki nastajanja v usedalniku rastlinske čistilne naprave in drugih okoljih na poligonu. Takoj po dodatku sedimentov je vsebnost vode najvišja, potem pa se zaradi rastlinskega privzema, izhlapevanja in odcejanja zmanjšuje. Pravilno kompostiran sediment v fitoremediacijski gredi po končanem kompostiranju vsebuje 30-40% suhe snovi, ostalo je voda.

Količino vode najprej določimo v substratu v sami fitoremediacijski gredi, da določimo stopnjo stabilizacije blata. Vzorce pa odvzamemo tudi iz posod iz prejšnjega poskusa – torej vzorce sedimenta, v katerem so rastle rastline in sedimenta, kjer ni bilo rastlin. Na vsakem vzorčnem mestu odvzamemo približno eno žlico sedimenta. Vzorce damo v posodice za sušenje, ki smo jih predhodno stehtali. Nato stehtamo še polne posodice (z vzorci) in jih posušimo do konstantne teže pri 80 °C. Po sušenju vzorce ponovno stehtamo. Razlika v teži pred in po sušenju predstavlja količino vode v vzorcu. Za izračun odstotka vode v vzorcu pa težo vode delimo z začetno težo vzorca, od katere smo odšteli težo posodice.

Razprava: • V kakšni fazi je sediment v fitoremediacijski gredi? Ali lahko oceniš, koliko časa je že minilo od odlaganja sedimenta?

• Kakšna je razlika v vsebnosti vode v posodah z rastlinami in tistih brez? Rezultate primerjaj z rezultati rastlinskega privzema vode.

PROTIEROZIJSKA ZAŠČITA OPAZOVANJE RAZLIČNIH PROTIEROZIJSKIH ZAŠČIT Na poligonu v Modražah so postavljene protierozijske zaščite treh različnih tipov: kokosova mreža, gabioni ter gabioni v kombinaciji z vrbami. Namen vaje je spoznati različne načine zaščite pred erozijo in ugotoviti, kateri ukrepi so najustreznejši za določeno okolje (primerjava glede na naklon brežine, sonaraven izgled in prostorske omejitve).

67

Izkustveno izobraĹževanje o naravnih Ä?istilnih sistemih

Slika 8. Zasejen vegetacijski pas.

75

Naravni čistilni sistemi

Slika 5: Vodna akumulacija za namakanje kmetijskih površin

Razumevanje čiščenja stoječih voda je bistveno za varovanje voda, zato je poznavanje geografskih faktorjev, ki vplivajo na stanje vode temeljno.

Preglednica 4: Stoječe vode so zelo primerno učno okolje

Vsebine

Praktične vaje

Akutalizacija

Ureditev dotočnega in odtočnega Meritev ekosistemskih funkcij, preddela z ERM sistemi. vsem čiščenje vode, pretvorbe hranil Stoječe vode. in povečevanje biodiverzitete. Večinoma gre pri tem za postavitev trstičnih čistilnih gred na dotoku in iztoku.

Spremljanje raznolikosti habitatov in Biodiverziteta.

Razgibanje brežin akumulacije.

Na podoben princip razgibano s tem samočistilne sposobnosti ter bioblikujemo tudi morebitne otoke odiverzitete. (nizki ali visoki otoki, ki vplivajo na obvodni in vodni habitat).

Ukrepi za zmanjšanje evtrofikaci- Meritev vsebnosti fiziklanih in kemij- Stanje vode. je, izberemo jih glede na stopnjo skih ter bioloških lastnosti vode. evtrofikacije. V akutnih primerih je možna uporaba železovih in aluminijevih soli ali karbonatov, ki vežejo fosfor, prezračevanje, postavitev plavajočih otokov na naravnih algicidnih materialih ipd. Za preprečevanje evtrofikacije pa so ustrezni vsi ERM sistemi oz. njihove kombinacije.

80

Izkustveno izobraževanje o naravnih čistilnih sistemih

Zadrževanje mulja na dotoku, v Meritev debeline mulja, dotoka v aku- Zamuljevanje akumulacij. ta namen se na dotoku oblikuje mulacijo, količne snovi. manjši zadrževalnik ali rastlinski filter, ki polovi suspendirane delce. Z zmanjšanjem vnosa suspendiranih snovi v akumulacijo zmanjšamo tudi vnos hranil in organskih snovi v vodno telo.

Protierozijska zasaditev brežin, Spiranje brežin ter s tem dodaten Erozija. stopničasto oblikovanje brežin in vnos hranil v sistem. zasaditev, protierozijska zaščita z biorogoznico, kokosova vlakna, semenske preproge, vrbovi popleti, fašine.

Blažilni vegetacijski pasovi, ki pre- Meritev dotoka v akumulacijo, spre- Denudacja, biodiverziteta. prečujejo dotok onesnažil iz pri- mljanje sestave blažilnega pasu. spevnih površin v akumulacijo. Blažilni pas je oblikovan iz drevesne in grmovne vegetacije, lahko pa je tudi travnat. Slednji daje možnost rekreacije ob jezeru in odpira pogled na vodno površino (estetski vidik).

Na odprti vodni površini lahko uredimo plavajoče otoke ali mokrišča.

Gre za zasaditev močvirskih rastlin na plavajoče nosilce, ki jih namestimo na specifičen del vodnega telesa (npr. ob dotoku). Otoki so lahko zasidrani ali privezani na določenem mestu. Zgrajena plavajoča mokrišča v največji meri uporabljamo za čiščenje evtrofikacije v stoječih vodah.

Spremljanje rastlinskih korenin, ki Ekosistemske prosto plavajo v vodi, jo filtrirajo in iz voda. nje črpajo hranila. Pomemben delež pri čiščenju imajo tudi mikroorganizmi, ki se razvijejo na koreninah. Spremljanje povečevanja biodiverzitete.

Plavajoči otoki ali mokrišča so umetni sistemi, ki so zasnovani za okrepitev procesov in interakcije, ki se pojavljajo v naravnih mokriščih med vodo, rastlinam, mikroorganizmi, tlemi (usedline) in med ozračjem.

storitve

stoječih

Naravni čistilni sistemi v pokrajini opravljajo ekosistemske funkcije in storitve Okoli nas so pogosto naravni čistilni sistemi, ki opravljajo pomembne funkcije, vendar se jih ne zavedamo.

Na učnem poligonu Grm Novo mesto so z učno potjo in učnimi tablami prikazani trije naravni sistemi in sicer iglasti gozd, gozdni rob in travnik. Vsaka od teh oblik opravlja pomembne ekosistemske funkcije: Iglasti gozd Iglasti gozd opravlja naslednje ekosistemske funkcije: Uravnavanje podnebja (vremenske ujme, ohlajanje ozračja) Kroženje vode in drugih snovi Čiščenje vode 81

Promocija naravnih čistilnih sistemov na lokalni in regionalni ravni

8

PROMOCIJA NARAVNIH ČISTILNIH SISTEMOV NA LOKALNI IN REGIONALNI RAVNI

Ekosistemi so osnova za vse človekovo življenje in dejavnosti. Dobrine in storitve, ki jih zagotavljajo, so bistvene za ohranitev blaginje ter za prihodnji gospodaski in družbeni razvoj. Zato je poznavanje naravnih čistilnih sistemov priložnost za nova delovna mesta.

Ekoremediacije lahko s svojo prisotnostjo povečajo zelene površine v grajenih okoljih, katero je tudi industrijsko okolje. Zelene površine imajo same po sebi številne funkcije.

Pri določanju socialnih, psiholoških in ekoloških funkcij zelenih površin moramo upoštevati človekov odnos do narave, ki je takšen, da druge dele narave razume kot nekaj, kar mu je dano v izkoriščanje. Pogosto je to brezskrbno izkoriščanje, kjer razume naravo, da je dolžnost narave da skrbi za blagostanje človeštva.

Zaradi izgube storitve naravnih ekosistemov bodo potrebne zelo drage naložbe v naravni kapital, zato je nujno, da že sedaj varujemo ekosisteme in njihove naravne čistilne sposobnosti.

EKOREMEDIACIJE SO UPORABA NARAVNIH SISTEMOV ZA GOSPODARSKI IN DRUŽBENI RAZVOJ

Presečnost področij kot smer razvoja SOCIALNE AKTIVNOSTI

GOSPODARSKE AKTIVNOSTI

sg

S

G sng sn

ng N

NARAVA KOT POTENCIAL S-socialni kapital, N-naravni kapital, G-gospodarski kapital Sg-socialno gospodarski kapital, sn-socialno naravni kapital, sng-socialno naravni in gospodarski kapital

87