Skąd sinice w Bałtyku? Wpływa na to "nierozwiązany problem" rolnictwa

Oczyszczanie pochodzących z rolnictwa wód z azotu i fosforu, które są stosowane do nawożenia pól, jest konieczne, aby zapobiec między innymi powstawaniu toksycznych zakwitów sinic w Bałtyku - wskazał profesor Maciej Zalewski, dyrektor Europejskiego Regionalnego Centrum Ekohydrologii Polskiej Akademii Nauk (ERCE PAN). Pomocne w tym są biotechnologie ekohydrologiczne, takie jak strefy buforowe między polem a strumieniem.

Problem oczyszczania wód pochodzących z rolnictwa wciąż nie został nierozwiązany. Chodzi głównie o oczyszczanie wód z azotu i fosforu, czyli pierwiastków stosowanych do nawożenia pól.

- Pozostałości tych nawozów przedostają się do rzek, a następnie powodują przeżyźnienie zbiorników wodnych i zakwit w nich toksycznych sinic - powiedział. Dodał, że problem może narastać w związku z rozwojem rolnictwa przemysłowego. Tutaj - tłumaczył profesor - ciężkim sprzętem ubija się podglebie i zmniejsza w ten sposób infiltrację (zdolność do przenikania wody w głąb ziemi). Ponadto wycina się zadrzewienia śródpolne, które dotąd tworzyły naturalną barierę przed wiatrem i utrzymywały wilgotność gleb. Bez drzew przyspieszający na tym terenie wiatr tworzy efekt "suszarki", powodując zwiększenie procesu parowania oraz utratę materii organicznej z gleby. To z kolei prowadzi do jałowienia gleb, które trzeba mocniej nawozić.

W rozwiązaniu tego problemu pomocne są między innymi biotechnologie ekohydrologiczne, czyli rozwiązania oparte na naturze, wykorzystujące własności ekosystemów jako narzędzi regulujących. Ich opracowywaniem i wdrażaniem zajmują się naukowcy z Europejskiego Regionalnego Centrum Ekohydrologii PAN, prowadzonego przez prof. Zalewskiego. Przykładem takich rozwiązań są wysokoefektywne strefy buforowe konstruowane między polem a strumieniem.

- Duże ładunki azotanów (będące aktywnym paliwem dla toksycznych zakwitów) przedostają się do wód powierzchniowych wraz z płytkimi wodami podziemnymi. Dlatego w miejscach granicznych, na styku lądu i wody, konstruujemy bariery denitryfikacyjne, które dzięki zastosowaniu odpowiednich substratów działają jak bioreaktor, zamieniając azotany na azot gazowy. Barierę stanowi rów wypełniony m.in. trocinami, węglem brunatnym, dolomitem - w zależności od gleby. To tanie rozwiązanie, a redukuje azotan o nawet 80-90 procent - wskazał ekspert. Z kolei przy oczyszczaniu wód z fosforu działa bariera geochemiczna.

- Do tego świetnie się nadaje dolomit, wapień, który wiąże fosfor, a którego mamy w Polsce mnóstwo - powiedział.

Profesor dodał, że ważnym uzupełnieniem tych dwóch barier powinny być bariery roślinne na przykład w postaci wierzb, które mają rozbudowany system korzeniowy, sięgający nawet osiem metrów w głąb ziemi. - Dzięki tym rozwiązaniom usuwane są azot i fosfor, zanim dostaną się do systemu rzecznego. Warto podkreślić, że nie trzeba tego typu stref konstruować wzdłuż wszystkich strumieni, ale tam, gdzie intensywnie uprawiane i nawożone pola stykają się z nimi, co stanowi kilkanaście procent zlewni. Te krytyczne obszary można precyzyjnie zidentyfikować za pomocą zdjęć satelitarnych i ekohydrologicznych modeli matematycznych. Model taki opracowaliśmy dla dorzecza Pilicy z profesor Katarzyną Izydorczyk przy współpracy ze Szkołą Główną Gospodarstwa Wiejskiego w ramach programu Europejskiego LIFE+EKOROB. Projekt ten został w 2018 roku nagrodzony przez Komisję Europejską jako Best of LIFE+ - podkreślił prof. Zalewski. Podstawą efektywnej redukcji zanieczyszczeń pochodzenia rolniczego jest więc wdrażanie rozwiązań ekohydrologiczno-biotechnologicznych, a także stosowanie dobrych praktyk rolniczych.

Biotechnologie ekohydrologiczne nie tylko ograniczają zanieczyszczenia obszarowe np. z pól uprawnych, ale również punktowe na przykład zrzut ścieków z oczyszczalni.

- Badania przeprowadzone w ERCE przez profesor Edytę Kiedrzyńską wykazały, iż średnie i małe oczyszczalnie ścieków mają niską efektywność działania, przez co stanowią ważne źródło zanieczyszczeń w zlewni, w tym również bakteriami antybiotykoodpornymi. Można temu zaradzić dzięki konstrukcji sekwencyjnego systemu sedymentacyjno-biofiltracyjnego, który wspomaga pracę oczyszczalni, redukując ilość zanieczyszczeń w ściekach odprowadzanych do rzeki. Działający prototyp takiego systemu skonstruowano przy oczyszczalni ścieków w Rozpszy - mówił prof. Zalewski.

W ostatnich latach naukowcy z zespołu prof. Zalewskiego optymalizują ekohydrologiczne rozwiązania również w kierunku usuwania zanieczyszczeń pestycydowych, których głównym emiterem pozostaje rolnictwo. Jak mówił profesor, opracowany w 2018 roku preparat BioKer, który pozwala usuwać związki fosforu i pestycydów, został nagrodzony m.in. złotym medalem na międzynarodowych targach innowacyjności "Concours Lepine" w Paryżu.

Rozwiązania opracowane w ERCE są wciąż rozwijane przez poszerzanie zakresu badań o dziedziny takie jak biologia molekularna, mikrobiologia oraz fitotechnologie. - Ogromne znaczenie dla ich szerokiego stosowania ma budowanie zaufania do rozwiązań opartych na przyrodzie oraz podnoszenie świadomości społeczeństwa. Właśnie w tym celu w ERCE PAN ruszają prace nad dostosowaniem 16 gospodarstw rolnych o różnym profilu produkcji do pełnienia funkcji Demonstracyjnych Gospodarstw Projektu LIFE Pilica. Wśród planowanych do zastosowania rozwiązań są wysokoefektywne strefy buforowe, w skład których wchodzą wspomniane bariery czy zadrzewienia/zakrzaczenia śródpolne – powiedział. Jak podsumował, zespół pracuje właśnie nad rozwiązaniami bliskimi naturze, których podstawą jest zrozumienie procesów występujących w ekosystemach.

- Chcemy je nie tylko rozwijać, ale również przekonać decydentów i społeczeństwo, że są skuteczne - stwierdził prof. Maciej Zalewski.

Autor: kw/map / Źródło: PAP