Środowisko wodne podobnie jak całe środowisko jest siecią powiązań i zależności opartych na wielu procesach fizycznych i biochemicznych oraz zależności pomiędzy organizmami. Każdy ekosystem potrzebuje czasu, żeby dostosować się do zmian, a najtrudniejsze są zmiany gwałtowne, jak okresowe i nieprzewidywalne wzrosty stężeń jonów tworzących sól drogową.

Temat już pojawił się parę razy na blogu, ale dzięki otrzymaniu grantu badawczego będę mógł poświęcić mu więcej uwagi i podzielić się z Wami zdobytą wiedzą. Dopiero zaczynam kompleksowy przegląd literatury, a już zebrało się kilka pozycji, z którymi każdy powinien się zapoznać. Na początek przedstawię Wam doniesienia z przeglądowego artykułu, który ukazał się w 2005 r. (autorstwa Ramakrishna i Viraraghavan). Jest on dobrym wprowadzeniem do tematu oraz podsumowaniem wiedzy, którą posiadamy już od kilku dekad, a mam wrażenie, że wcale z niej nie korzystamy. W niektórych miejscach dodam swój komentarz, abyście mieli szerszy obraz opisanych efektów stosowani soli drogowej.

Wpływ na wody powierzchniowe – autorzy wskazali cztery główne zjawiska wywołane powszechnym stosowaniem soli drogowej. Z uwagi na dynamikę zmian stężeń w rzekach, wpływ soli drogowej na zasoby wodne najłatwiej obserwuje się w zbiornikach i to ich dotyczą poniższe punkty:

  1. Zmiana gęstości wody – słona woda ma większą gęstość, więc wpływając do zbiornika wodnego trafia przede wszystkim do jego głębszych warstw, co utrudnia wiosenne mieszanie się wody. W naturalnych zbiornikach wiosenne i jesienne mieszanie się wody jest ważnym elementem transportu tlenu i nutrientów (m.in. związków azotu i fosforu).
    Komentarz: zaburzenie mieszania się wód w zbiornikach, w których ono występowało powoduje deficyty tlenu przy dnie tuż nad osadem, co skutkować może śnięciem ryb (przyducha) i uwalnianiem fosforu związanego w osadach (z powodu zmiany właściwości chemicznych niektórych związków), który stopniowo może przedostawać się do wyższych warstw wody przyczyniając się do rozwoju zakwitów. 
  2. Wzrost stężeń chloru – zimowe stosowanie soli drogowej powoduje wielokrotne przekroczenia poziomów toksyczności w wodach powierzchniowych. Najbardziej odczuwają to mniejsze zbiorniki z małą zlewnią lub dużą zlewnią miejską, w których stężenia mogą wzrastać wielokrotnie w ciągu krótkiego okresu.
    Komentarz: ale jest w nich też większa wymiana wody, więc okres toksycznych stężeń jest krótszy niż w dużych zbiornikach, o ile dopływa do tych zbiorników odpowiednia ilość wody, co przy zlewniach miejskich i zmianach klimatu, może powodować długotrwałe występowanie toksycznego poziomu chlorków. 
  3. Zaburzenia w mieszaniu się wód – punkt będący wynikiem powyższych. W zbiornikach o dużym poziomie zanieczyszczenia solą drogową i niewielką wymianą wody dochodzi do zaburzenia mieszania się wód, nie tylko wiosną, ale i jesienią. W wyniku tego w niektórych zbiornika obserwowano niskie poziomy tlenu przy dnie przez 8 do 10 miesięcy w roku. Ponadto oprócz uwalniania  się fosforu, można spodziewać się także uwalniani toksycznych metali ciężkich (pochodzących m.in. z tych samych dróg na których stosuje się sól zwiększającą korozje samochodów) zgromadzonych w osadach.
    Komentarz: W zbiornikach o zahamowanym mieszaniu się wód, strefa przy dnie zamienia się w pustynię, w której niewiele organizmów jest w stanie żyć.
  4. Stymulacja rozwoju zakwitów wody – tak dobrze widzicie. Stosowanie soli drogowej opartej na chlorku potasu (NaCl) może zwiększyć tempo rozwoju sinic, a dokładniej gatunku sinic nitkowatych Anabaena cylindria.
    Komentarz: warto zaznaczyć, że jony chloru są bardziej mobilne, niż jony sodu, więc nawet jeśli w zbiorniku nie obserwujemy efektów z powyższych punktów, to stosowanie soli drogowej może przyspieszać eutrofizację zbiornika, ze względu na rosnące stężenia sodu.

To czy w danym zbiorniku zaobserwujemy powyższe efekty zależ m.in. od:

  • długości sieci drogowej, z której wody opadowo-roztopowe odprowadzane są kanalizacją do rzek
  • nachylenia terenu zlewni,
  • wielkości przepływów w rzece zasilającej zbiornik (szczególnie ważne są wartości przepływów niskich, średnich i wysokich oraz czasów ich utrzymywania się);
  • stopnia zurbanizowania zlewni,
  • wartości temperatury i charakterystyki opadów;
  • i oczywiście ilości soli drogowej stosowanej na obszarze zlewni i w jej otoczeniu (bo część soli może być przenoszona na samochodach)

Jak widzicie na część z tych parametrów mamy wpływ, a na część nie. Dlatego stosowanie soli drogowej w jedną zimę może znacząco wpłynąć na środowisko danego zbiornika, a kolejnej zimy możemy nie zaobserwować większych zmian. W efekcie ekosystemowi takiego zbiornika trudniej jest dostosować się do zmiennych warunków, przez co organizmy bardziej wrażliwe o mniejszym poziomie tolerancji szybko z nich znikają, a pozostają te, które mają większą tolerancję na zmienne stężenia soli – niestety zaliczają się do nich też sinice – ale to temat na kolejny wpis.

Wpływ na wody podziemne i glebę – jest to aspekt trochę odbiegający od wód powierzchniowych, które są dominującą tematyką bloga i mojego życia zawodowego, ale te dwa elementy środowiska mają wpływ na rzeki i jeziora, więc opiszę krótko i ten aspekt zawarty w publikacji.

  1. Wzrost zasolenia wody pitnej – w niektórych miejscowościach USA zaobserwowano wzrost stężeń chlor w wodzie kranowej,  w najłagodniejszych przypadkach wiązało się to ze zmianą smaku wody na bardziej słonawy, ale w niektórych odnotowano przekroczenie stężenia chloru powyżej 250 mg/L, który w stanach jest górną granicą określającą przydatność wody do spożycia.
  2. Zasilanie wód powierzchniowych chlorkami – ten punkt pochodzi z innej publikacji, ale nie można o nim nie wspomnieć. Z badań przeprowadzonych w Kanadzie wynika, że około 60% chlorków jest wymywane ze zlewni w okresie zimowo-wiosennym. Pozostałe 40% trafia do gleby i wód gruntowych, z których stopniowo dostają się do wód powierzchniowych w przeciągu całego roku (Perera i in., 2013).
  3. Zwiększenie erozji gleby – sód wchodzący w skład najczęściej stosowanej soli NaCl, jest mniej mobilny w glebie niż chlor. Ujemnie naładowanym cząsteczką i jonom jest łatwiej związać się z sodem, niż np. z powszechnie występującymi w glebach wapniem i magnezem. Powoduje to większą mobilność związków organicznych i nieorganicznych, które po przyłączeniu się sodu są wymywane do głębszych warstw gleby lub powierzchniowo do wód powierzchniowych. W efekcie zwiększa się przepuszczalność gleby (mniejsza zdolność do retencji m.in. wody), co przyczynia się do szybszego spływu wód po opadach i zwiększenia erozji gleby. Ponadto zwiększa się poziom wymywania nutrientów i metali ciężkich, szczególnie w pobliżu dróg.

ŹRÓDŁA


Wpis powstał dzięki realizacji projektu badawczego nr 2018/28/C/NZ8/00235 pt. „Wpływ zimowego zanieczyszczenia solą drogową na sukces wylęgu zooplanktonu z jaj przetrwalnikowych.” finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki w ramach konkursu SONATINA2

Reklamy