Z raportu opublikowanego w 2023 roku przez Główny Urząd Statystyczny dotyczącego ochrony środowiska wynika, że mimo wzrostu konsumpcji nie zwiększyła się znacząco ilość odpadów komunalnych. Mimo to w ubiegłym roku wytworzyliśmy łącznie ponad 128 mln ton odpadów, z czego 13,4 mln ton stanowiły właśnie odpady komunalne. Dzięki nowoczesnym rozwiązaniom technologicznym znaczna ich część jest odzyskiwana lub traktowana jako potencjalny zasób możliwy do ponownego wykorzystania. Nadal jednak nie wszystkie odpady można poddać procesowi odzysku czy recyklingu, spora ilość jest gromadzona na składowiskach, które mogą stanowić ogniska zanieczyszczeń gleby czy wód. Wpływ takich składowisk na wody podziemne bada dr hab. Dominika Dąbrowska, prof. UŚ z Wydziału Nauk Przyrodniczych Uniwersytetu Śląskiego.

Pomiary terenowe przewodności elektrolitycznej właściwej z wykorzystaniem czujników

Problem składowania odpadów dotyczy przede wszystkim tych regionów w Polsce, w których dominuje przemysł wydobywczy, obszar jest silnie zurbanizowany, a także obserwuje się pewien wzór konsumpcyjny sprzyjający wytwarzaniu śmieci. Nie dziwią więc liczby z opublikowanego raportu, z którego wynika, że w ubiegłym roku 56% wszystkich odpadów zostało wytworzonych w województwach dolnośląskim i śląskim. Niestety nadal największy odsetek odpadów jest składowany. Dla przykładu na terenie województwa śląskiego w 2022 roku wytworzonych zostało 1713 ton odpadów komunalnych, z czego 762 tony zostały zgromadzone w wyznaczonych do tego miejscach. Jednym z wyzwań, z którymi mierzą się zarządcy takich obiektów, jest ryzyko przenikania substancji szkodliwych dla środowiska do gleby, wód powierzchniowych oraz podziemnych.

W 2022 roku w Polsce funkcjonowało 259 składowisk o łącznej powierzchni 1 624 ha, które przyjmowały odpady komunalne, 11 zostało zamkniętych. Każdy z takich obiektów ma oczywiście swoją charakterystykę, na pewno ważne jest stosowanie prawnie wymaganego monitoringu, nie ma jednak jednej recepty na „śmieciowy” problem. Reagują naukowcy, którzy pracują nie tylko nad rozwiązaniami pozwalającymi zabezpieczać istniejące i nowo powstające składowiska odpadów, lecz również oceniają i prognozują zagrożenia środowiskowe wynikające z funkcjonowania takich miejsc. Do tego grona należy dr hab. Dominika Dąbrowska, prof. UŚ.

Badaczka interesuje się zarówno wciąż działającymi, jak i nieczynnymi składowiskami odpadów. Jej zainteresowania naukowe skupiają się głównie na jakości wód podziemnych znajdujących się w pobliżu takich obiektów.

– Prowadzone przeze mnie badania to konsekwencja zainteresowań z okresu studiów magisterskich i doktorskich. Pracujemy w ciekawym regionie, w którym mamy do czynienia z silnym zanieczyszczeniem zarówno gleb, jak i wód, co wynika przede wszystkim z działających tu dawniej zakładów przemysłowych związanych zwłaszcza z górnictwem i hutnictwem. Ta historia pozostawiła swoje ślady w środowisku – mówi naukowczyni.

W rejonie tego silnie zurbanizowanego obszaru aglomeracyjnego jakość wód jest obniżona, choć, jak przyznaje badaczka, nie oznacza to wcale, że większość z nich miałaby od razu należeć do czwartej i piątej klasy charakteryzującej się ogólnie słabym stanem chemicznym. Częściej zdarza się, że na danym obszarze wody te zanieczyszczone są np. jednym metalem ze względu na występujący w pobliżu zakład przemysłowy, np. hutę cynku i ołowiu, lub inną substancją pochodzącą właśnie ze składowiska odpadów.

Prof. Dominika Dąbrowska szczególnie interesuje się nieczynnymi obiektami, w których składowane były odpady. Taka infrastruktura powstawała znacznie wcześniej i często nie miała zastosowanych rozwiązań technologicznych, chroniących glebę czy cieki wodne przed uwalnianymi różnymi szkodliwymi substancjami.

Stanowisko do badan lizymetrycznych przy składowisku odpadów komunalnych w Tychach

– Wiadomo, że w sytuacji, gdy składowisko nie jest zabezpieczone od podłoża, wraz z upływem czasu i w wyniku np. opadów atmosferycznych różne substancje mogą migrować do warstwy wodonośnej i zanieczyszczać wody podziemne. Jeśli więc w danym rejonie jesteśmy w stanie określić skład chemiczny wód niezanieczyszczonych, a następnie porównać je z tymi, w których występują zanieczyszczenia pochodzące ze składowiska odpadów, otrzymujemy całkiem sporo informacji o wpływie badanego przeze mnie obiektu na środowisko wodne – mówi hydrogeolożka z Uniwersytetu Śląskiego.

Badaczka analizuje obecnie dane pochodzące z trzech obiektów zlokalizowanych w Tychach, Sosnowcu i Poczesnej.

– Szczególnie ciekawe z badawczego punktu widzenia jest składowisko w Tychach. To obiekt podzielony na dwie części: czynną i nieczynną. O tej ostatniej wiemy, że nie posiada żadnych zabezpieczeń od podłoża, w związku z czym wszystkie zanieczyszczenia, które migrowały do gleby, stanowią zagrożenie dla wód podziemnych – tłumaczy naukowczyni. – Druga część z kolei to nowo powstałe składowisko, dwukwaterowe, odpowiednio zabezpieczone foliami ochronnymi i systemem drenażu. Można więc porównać dzięki systemom monitoringowym, jak różnego rodzaju rozwiązania technologiczne sprawdzają się w praktyce i chronią środowisko przed tego typu zanieczyszczeniami – dodaje.

Z kolei w Sosnowcu należy docenić szczególnie dokładny system monitoringowy dostarczający wielu danych. Jak wyjaśnia prof. Dominika Dąbrowska, choć taki system wymagany jest ustawowo na każdym składowisku odpadów, minimalnie muszą znaleźć się tam tylko trzy punkty pomiarowe, a to do wykonywania prognoz zagrożenia dla wód podziemnych za mało. Co więcej, nie każdy zarządca wyraża zgodę na udostępnienie takich informacji.

Są to przede wszystkim dane dotyczące parametrów fizykochemicznych wód. Należy do nich np. przewodność elektrolityczna właściwa, która świadczy o mineralizacji wód. Im wyższa wartość tego parametru w rejonie ognisk zanieczyszczeń, tym gorsza jakość wód. Znaczenie ma ponadto zawartość: chlorków, siarczanów, jonu amonowego, azotanów, poziom ogólnego węgla organicznego i suma wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych, a także występowanie sześciu metali: kadmu, cynku, ołowiu, rtęci, miedzi i chromu. Temat jest ważny, ponieważ obecność różnego rodzaju zanieczyszczeń w glebie i wodach ma wpływ na nasze zdrowie. Szczególnie niebezpieczna jest rtęć działająca silnie kancerogennie i uszkadzająca układ nerwowy. Takie pierwiastki, jak podkreśla badaczka, odkładają się również w korzeniach roślin czy glebie oraz trafiają do atmosfery.

Prof. Dominika Dąbrowska obecnie zajmuje się badaniem różnego rodzaju wskaźników służących do oceny jakości wód podziemnych, które pomagają do oceny ryzyka wystąpienia takiego rodzaju zanieczyszczeń. Prowadzi również analizy w zakresie prognoz zmian jakości wód podziemnych w rejonie składowisk odpadów, stosując narzędzia sztucznej inteligencji.

– Wykorzystuję różne algorytmy, korzystam ze sztucznych sieci neuronowych, uczenia transferowego, lasów losowych czy maszyny wektorów nośnych. Wybrane przeze mnie metody pozwalają analizować zależności nieliniowe, dlatego są tak ciekawe i skuteczne. To dzięki zastosowaniu sztucznej inteligencji można przewidzieć z pewnym prawdopodobieństwem różne zagrożenia dla środowiska wodnego. Wymagają jednak dużej ilości danych dobrych jakościowo – mówi naukowczyni.

Wynikami badań zainteresowani są zarówno zarządcy składowisk odpadów, jak i urzędy miast oraz działające lokalnie stowarzyszenia. Dzięki badaniom wiedzą, czego mogą się spodziewać w przyszłości i wcześniej podjąć różne działania zmniejszające ryzyko środowiskowe.