DIETER F. GIEFING1, MARIUSZ BEMBENEK1, MAREK GACKOWSKI1, WITOLD GRZYWIēSKI1, ZBIGNIEW KARASZEWSKI2, IZABELA KLENTAK1, JACEK KOSAK1, PIOTR S. MEDERSKI1, SYLWIA SIEWERT1
1Katedra UĪytkowania Lasu Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu 2Zakáad Badania i ZastosowaĔ Drewna Instytut Technologii Drewna w Poznaniu
OCENA PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH POZYSKIWANIA DREWNA W TRZEBIEĩACH PÓħNYCH DRZEWOSTANÓW SOSNOWYCH. METODOLOGIA BADAē*
EVALUATION OF THINNING OPERATIONS IN OLDER PINE STANDS. RESEARCH METHODS
Streszczenie. Badania procesów technologicznych pozyskiwania drewna prowadzone w wielu oĞrodkach naukowych umoĪliwiáy opracowanie zróĪnicowanych metod badaĔ. Celem niniejszej publikacji jest sformuáowanie koncepcji metod prowadzenia badaĔ związanych z oceną procesów technologicznych pozyskiwania drewna uwzglĊdniającą aspekty: ekologiczny, ergonomiczny oraz ekonomiczny (3E). Szczególnie wiele uwagi poĞwiĊcono aspektom ekologicznym, których meto-dyka badaĔ dotychczas zastaáa opublikowana w ograniczonym zakresie. Zasady prowadzenia badaĔ, zarówno ekologicznych, jak i ergonomicznych i ekonomicznych, omówiono z wykorzy-staniem literatury przedmiotu. Przykáadowe wyniki badaĔ wskazują na celowoĞü prowadzenia wieloaspektowych ocen procesów technologicznych i jednoczeĞnie dokumentują korzyĞci wyni-kające ze stosowania zmechanizowanych procesów technologicznych pozyskiwania drewna.
Sáowa kluczowe: pozyskiwanie drewna w trzebieĪach, aspekty: ekologiczny, ergonomiczny i eko-nomiczny pozyskiwania drewna w trzebieĪach, ocena procesów technologicz-nych
*W opracowaniu wykorzystano wyniki badaĔ Projektu Badawczego Zamawianego Nr 24/98
pt.: „Badania zmierzające do opracowania optymalnych technologii pozyskiwania drewna w ciĊ-ciach przedrĊbnych drzewostanów iglastych” zrealizowanego w latach 1998-2000 przez zespóá badawczy w skáadzie: Dieter F. Giefing (kierownik projektu), Mariusz Bembenek, Marek Gac-kowski, Ryszard Hoáota, Zbigniew Karaszewski, Izabela Klentak, Jacek Kosak, Sylwia Siewert.
Giefing D.F., Bembenek M., Gackowski M., GrzywiĔski W., Karaszewski Z., Klentak I., Kosak J., Mederski P.S., Siewert S., 2012. Ocena procesów technologicznych pozyskiwania drewna w trzebieĪach póĨnych drzewostanów sosnowych. Metodologia badaĔ. Nauka Przyr. Technol. 6, 3, #59.
2
WstĊp
Zasady oceny procesów technologicznych nie są rozumiane w sposób jednoznaczny przez specjalistów zajmujących siĊ tym zagadnieniem. Dla wykonawcy prac (przedsiĊ-biorcy) podstawowym kryterium oceny jest ekonomiczna efektywnoĞü zastosowanego procesu oraz w mniejszym stopniu poziom humanizacji pracy. Dla osób zajmujących siĊ oceną maszyn kryteriami są wybrane aspekty z zakresu ekologii (np. naciski jed-nostkowe kóá), ergonomii (np. uwarunkowania antropometryczne, emisja drgaĔ) i eko-nomii (m.in. czasocháonnoĞü, wydajnoĞü, koszty amortyzacji i eksploatacji maszyn). Wobec poglądów o potrzebie opracowania i przyjĊcia metod wieloaspektowych badaĔ procesów technologicznych w leĞnictwie specjaliĞci prezentują czasem pewnego rodza-ju zaniepokojenie lub wrĊcz poczucie zagroĪenia dla juĪ opanowanych i praktycznie stosowanych metod oceny maszyn.
Dla leĞnika maszyna jest jedynie jednym z ogniw w procesie technologicznym przy-jĊtym dla realizacji okreĞlonych zadaĔ. Wyniki oceny wybranych aspektów pracy ma-szyny zastosowanej w procesie technologicznym nie wykluczają potrzeby prowadzenia badaĔ caáych procesów technologicznych, w których oceniana maszyna sáuĪy do wyko-nania jednej lub kilku faz procesu. Wyniki tej oceny mogą stanowiü materiaá Ĩródáowy w ocenie okreĞlonych operacji procesu technologicznego realizowanego z uĪyciem danej maszyny. LeĞnika w mniejszym stopniu interesują pojedyncze wyniki pomiarów, np. wielkoĞü nacisków jednostkowych kóá na glebĊ. Znacznie bardziej interesujący jest stopieĔ uszkodzenia gleb w nastĊpstwie pozyskiwania drewna z wykorzystaniem danej maszyny. Za niezbĊdne uznaü naleĪy wiĊc prowadzenie kompleksowych badaĔ uwzglĊdniających wszystkie moĪliwe do pomiaru i oceny aspekty towarzyszące realiza-cji procesów technologicznych: ekologiĊ, ergonomiĊ oraz ekonomiĊ (3E).
PrzyjĊcie w badaniach procesów technologicznych zasady 3E (rys. 1) miaáo charak-ter ewolucyjny. Pierwsze badania z tego zakresu, realizowane w latach 1985-1990 (KU-BIAK i IN. 1990, GIEFING 1990) obejmowaáy wyáącznie i nie w peánym zakresie, pro-blematykĊ ekologiczną. Zasada 3E, sformuáowana nieco póĨniej przez Giefinga, byáa prezentowana przez jej autora przede wszystkim w procesie dydaktycznym, a w prakty-ce badawczej zastosowano ją w rozprawach doktorskich (MANA 1995, HOàOTA 1998). Potrzeba prowadzenia badaĔ z wykorzystaniem tej zasady zostaáa przedstawiona przez Giefinga m.in. na konferencjach w Poznaniu (GIEFING 1999 a), Zwoleniu (GIEFING 1997), Monachium (GIEFING 1998) i Fryburgu (GIEFING i HOàOTA 1999).
Aby ocena procesów technologicznych umoĪliwiaáa ich zweryfikowanie pod kątem okreĞlonych priorytetów, wymagane jest przebadanie szerokiego spektrum zagadnieĔ (rys. 1), bardzo istotnych z punktu widzenia potrzeby ich porównywania. NaleĪy zau-waĪyü, Īe przedstawione zestawienie nadal wymaga rozszerzenia i uĞciĞlenia, przede wszystkim w zakresie metod badawczych. Bardzo czĊsto przy weryfikacji jednego kryterium posáugujemy siĊ kilkoma metodami, np. przy badaniu gleb ocenia siĊ zakáó-cenie ich powierzchni oraz zmiany gĊstoĞci i podatnoĞci na penetracjĊ. Jednoznaczne wywaĪenie uzyskiwanych wyników jest trudne, wymaga znacznego doĞwiadczenia. Próby matematycznego ujĊcia tego problemu w zakresie ocen ergonomicznych dokonali Zeyland (BIELSKI i IN. 1987), SOWA (1999), GRZYWIēSKI (2003) i LESZCZYēSKI (2010, 2011). Przykáadami prób ujĊcia wyników badaĔ w formie odpowiednich (porównywal-
Giefing D.F., Bembenek M., Gackowski M., GrzywiĔski W., Karaszewski Z., Klentak I., Kosak J., Mederski P.S., Siewert S., 2012. Ocena procesów technologicznych pozyskiwania drewna w trzebieĪach póĨnych drzewostanów sosnowych. Metodologia badaĔ. Nauka Przyr. Technol. 6, 3, #59.
3
Rys. 1. Kryteria oceny procesów technologicznych w gospodarstwie leĞnym Fig. 1. Forest operation evaluation criteria
nych) wspóáczynników mogą byü takĪe publikacje GIEFINGA (1999 a) oraz GIEFINGA i HOàOTY (1999). Mimo Īe w publikowanych badaniach obliczone wspóáczynniki oka-zaáy siĊ bardzo przydatne, wymagają one weryfikacji i ewentualnego rozwiniĊcia w ko-lejnych badaniach.
Celem niniejszej pracy jest przedstawienie metod badaĔ z wykorzystaniem kom-pleksowej – zgodnej z 3E – oceny procesów technologicznych pozyskiwania drewna na przykáadzie prac zrealizowanych w trzebieĪach drzewostanów sosnowych IV klasy wieku.
Materiaá i metody
W prezentowanym opracowaniu ograniczono siĊ do porównania zmechanizowanego procesu pozyskiwania drewna (z zastosowaniem harwestera i forwardera) z technologią rĊczno-maszynową (z zastosowaniem pilarki do Ğcinki drzew, okrzesywania i przerzyn-ki oraz skidera LKT do zrywki drewna) (rys. 2).
Zadania realizowano na terenie nadleĞnictw Gidle (technologia zmechanizowana) i Zamrzenica (technologia rĊczno-maszynowa). W trakcie pozyskiwania drewna prowa-dzono chronometraĪ pracy robotników zatrudnionych w procesie technologicznym. Zgromadzone w ten sposób wyniki umoĪliwiáy sporządzenie fotografii dnia pracy. Czas trwania poszczególnych czynnoĞci zaszeregowano do okreĞlonych kategorii czasu pracy zgodnie z normą BN-76/9195-01. Schemat blokowy klasyfikacji czasu pracy (tab. 1).
Ocena procesów technologicznych zgodnie z zasadą 3EForest operation evaluation criteria (3E)
EkologiaEcology
ErgonomiaErgonomics
Ekonomia Economics
Drzewostan, podszyt, gleba Stand, understorey, soil Emisje (haáas, substancje toksyczne, CO2) Emissions (noise, toxic substances, CO2) Wycofywanie pierwiastkówLoss of elements
Faza 3. (drwal z pomocnikiem): przerzynka i ukáadanie stosów na skáadnicy przyzrĊbowej Stage 3 (chainsaw operator with assistant): cross-cutting and wood piling
Rys. 2. Poddane ocenie procesy technologiczne pozyskiwania drewna: a – zmechanizo-wany, b – rĊczno-maszynowy Fig. 2. Evaluated forest operations: a – mechanised, b – with chainsaw
Wyniki fotografii dnia pracy stanowią podstawĊ wielu dalszych obliczeĔ umoĪliwia-jących okreĞlenie potrzebnych wartoĞci, m.in.: czasu emisji haáasu, czasu emisji spalin, wydajnoĞci i czasocháonnoĞci prac, obciąĪeĔ energetycznych obliczanych metodą tabe-laryczno-chronometraĪową.
Ekologiczne aspekty pozyskiwania drewna
Do badaĔ wyznaczono powierzchnie próbne 0,25 ha o boku 50 × 50 m. W technolo-gii zmechanizowanej szlaki wyznaczono w odstĊpie co 20 m, natomiast w rĊczno- -maszynowej co 30-35 m.
Drzewostan
Na powierzchniach próbnych okreĞlono liczbĊ uszkodzonych i zniszczonych drzew z uwzglĊdnieniem miejsca uszkodzenia oraz gáĊbokoĞci rany (otarcia kory, uszkodzenia áyka, uszkodzenia drewna). Uszkodzenia zaszeregowano do odpowiednich klas (tab. 2), co umoĪliwiáo wyliczenie procentowego udziaáu drzew uszkodzonych oraz waĪonego wspóáczynnika uszkodzenia drzewostanu (W):
Giefing D.F., Bembenek M., Gackowski M., GrzywiĔski W., Karaszewski Z., Klentak I., Kosak J., Mederski P.S., Siewert S., 2012. Ocena procesów technologicznych pozyskiwania drewna w trzebieĪach póĨnych drzewostanów sosnowych. Metodologia badaĔ. Nauka Przyr. Technol. 6, 3, #59.
5
Tabela 1. Schemat blokowy klasyfikacji czasu pracy (BN-76/9195-01) Table 1. Work time classification diagram (BN-76/9195-01)
T08 T07 T04 T02 T1 Czas efektywny Effective time
Cza
s zm
iany
kon
troln
ej –
Tim
e of
con
trolle
d sh
ift
Ogó
lny
czas
zm
iany
– G
ener
al ti
me
of sh
ift
Rob
oczy
cza
s zm
iany
– W
ork
shift
tim
e
Operacyjny czas pracy Operational time of work
T2 Czas pomocniczy Additional time
T21 Czas nawrotów Moving time
T22 Czas przejazdów jaáowych w miejscu pracy Time of neutral moving in working place
T23 Czas przestojów technologicznych Time of operational breaks
T3 Czas obsáugi technicznej Time of technical service
T31 Czas codziennej obsáugi technicznej Time of everyday technical service
T32 Czas przygotowania maszyny do pracy Time of preparing machine to work
T33 Czas przeprowadzania regulacji Adjusting time
T4 Czas usuwania usterek Time of malfunc-tion repair
T41 Czas usuwania usterek technologicznych Time of operation malfunction repair
T42 Czas usuwania usterek technicznych Time of technical malfunction repair
T5 Czas odpoczynku Break time
Czas zuĪywany na odpoczynek i potrzeby fizjo-logiczne Time for rest and physiological needs
T6 Czas przejazdów transportowych Time of machine transportation
T61 Czas przejazdu z miejsca postoju na pole i z powrotem Time for moving from storage place to the working field and back
T62 Czas przejazdów z pola na pole Time of moving from field to field
T7 Czas codziennej obsáugi technicznej maszyn towarzyszących Time of technical service of other machines
T8 Straty czasu z przyczyn niezaleĪnych od badanej maszyny Wasted time with no connection to the machine
T81 Straty czasu z przyczyn organizacyjnych Wasted time due to bad work organisation
T82 Straty czasu z przyczyn meteorologicznych Wasted time due to meteorological reasons
T83 Straty czasu z innych przyczyn Wasted time due to other reasons
Giefing D.F., Bembenek M., Gackowski M., GrzywiĔski W., Karaszewski Z., Klentak I., Kosak J., Mederski P.S., Siewert S., 2012. Ocena procesów technologicznych pozyskiwania drewna w trzebieĪach póĨnych drzewostanów sosnowych. Metodologia badaĔ. Nauka Przyr. Technol. 6, 3, #59.
6
Tabela 2. Klasy uszkodzeĔ drzew Table 2. Tree damage classes
Klasa uszkodzenia
Damage class
Miejsce uszkodzenia Place of damage
Rodzaj uszkodzenia Damage type
1 Kora Bark
PieĔ lub szyja korzeniowa Bole (trunk) or root neck
Otarcia kory Bark scratch
2 Kora Bark
Korzenie Roots
Otarcia kory Bark scratch
3 àyko Cambium
PieĔ lub szyja korzeniowa Bole (trunk) or root neck
Zdarta kora, odsáoniĊte lub uszkodzone áyko Scratched bark, opened or damaged cambium
4 àyko Cambium
Korzenie Roots
Zdarta kora, odsáoniĊte lub uszkodzone áyko Scratched bark, opened or damaged cambium
5 Drewno Wood
PieĔ lub szyja korzeniowa Bole (trunk) or root neck
Uszkodzenia wáókien drewna Wood fibres wounded
6 Drewno Wood
Korzenie Roots
Uszkodzenia wáókien drewna Wood fibres wounded
7 Drzewo Tree
PrzygiĊte Bent
Widoczne przygiĊcie drzewa z duĪą szansą dalsze-go rozwoju Slightly tree bent with opportunity for further development
8 Drzewo Tree
Silnie przygiĊte Bent significantly
Znaczne przygiĊcie drzewa z niewielką szansą dalszego rozwoju Significantly tree bent with small chance for further development
9 Drzewo Tree
Zniszczone Damaged
Záamane lub wyrwane drzewo Broken or pulled-off tree
N
RIW R
¦
�
9
1
gdzie: I – liczba drzew uszkodzonych na powierzchni próbnej, R – klasa uszkodzenia drzew (od 1 do 9), N – caákowita liczba drzew na powierzchni próbnej po przeprowadzonym zabiegu.
Podszyt, podrost, nalot1 Na powierzchniach próbnych (50 × 50 m) naleĪy wyznaczyü 36 punktów wĊzáo-
wych, bĊdących wynikiem naáoĪenia na powierzchniĊ teoretycznej siatki o bokach 10 × 10 m. Rozmiar szkód w nalocie, podroĞcie lub podszycie naleĪy ustaliü, inwentaryzując uszkodzenia drzewek w punktach wĊzáowych na powierzchniach koáowych o Ğrednicy 2 m. Inwentaryzacji szkód naleĪy dokonaü na podstawie piĊciopunktowej skali:
1Przedstawione w publikacji przykáadowe wyniki nie obejmują podszytu, podrostu i nalotu –
metody opisano jako moĪliwe do zastosowania.
Giefing D.F., Bembenek M., Gackowski M., GrzywiĔski W., Karaszewski Z., Klentak I., Kosak J., Mederski P.S., Siewert S., 2012. Ocena procesów technologicznych pozyskiwania drewna w trzebieĪach póĨnych drzewostanów sosnowych. Metodologia badaĔ. Nauka Przyr. Technol. 6, 3, #59.
7
1 – brak widocznego uszkodzenia, 2 – otarcie kory bez naruszenia miazgi albo czĊĞciowe uszkodzenie igliwia lub liĞci, 3 – zdarcie kory do drewna, 4 – nadáamanie strzaáki lub czĊĞciowe naderwanie systemu korzeniowego albo caá-
kowita utrata igieá lub liĞci, 5 – zniszczenie drzewka przez záamanie strzaáki lub wyrwanie z gleby.
Gleba powierzchniowo usuniĊta, gáĊbsze warstwy odsáoniĊte, powierzchnia gleby bardzo rzadko pokryta Ğcióáką lub odpadami zrĊbowymi Soil surface removed, deeper layers opened, soil surface rarely covered with litters or with harvesting residues
5
Gleba ubita Soil compacted
WyraĨne Ğlady ubicia przez pojazdy zrywkowe lub áadunek Clear traces of compaction by extracting machines or extracted timber
6
2Przedstawione w publikacji przykáadowe wyniki nie obejmują runa – metody opisano jako
moĪliwe do zastosowania.
Giefing D.F., Bembenek M., Gackowski M., GrzywiĔski W., Karaszewski Z., Klentak I., Kosak J., Mederski P.S., Siewert S., 2012. Ocena procesów technologicznych pozyskiwania drewna w trzebieĪach póĨnych drzewostanów sosnowych. Metodologia badaĔ. Nauka Przyr. Technol. 6, 3, #59.
8
W celu porównania powierzchni badawczych, na których prowadzono pozyskiwanie drewna z zastosowaniem odmiennych technologii, opracowano wzór na waĪony wspóá-czynnik zakáócenia powierzchni gleby (Wpg) (GIEFING 1998):
16,2
6
1¦
�
S
nSWpg
gdzie: S – klasa uszkodzenia gleby (od 1 do 6), n – liczba punktów wĊzáowych w danej klasie uszkodzenia gleby, 2,16 – wspóáczynnik umoĪliwiający okreĞlenie stanu gleby w stustopniowej skali
przy 36 punktach wĊzáowych.
GĊstoĞü W celu oceny zmian gĊstoĞci gleby dwukrotnie okreĞlano jej ciĊĪar wáaĞciwy –
przed przystąpieniem do prac i po ich zakoĔczeniu. Pobrano za pomocą cylinderków o pojemnoĞci 100 cm3 po dziewiĊü próbek gleby na kaĪdej powierzchni próbnej. GlebĊ pobierano z warstwy mineralnej, po usuniĊciu próchnicy z jej powierzchni. Próbki wy-suszono w suszarce i po ich wystudzeniu waĪono z dokáadnoĞcią do 0,01 g. Do oceny zwiĊzáoĞci gleby wykorzystano ponadto penetrometr Eijkelkamp (Agrisearch Equip-ment, Holandia) ze stoĪkiem o powierzchni 1 cm2, którym przed wykonaniem prac i po ich zakoĔczeniu mierzono zwiĊzáoĞü gleby na gáĊbokoĞci 10, 20, 30 i 40 cm.
Dokonano takĪe wyliczenia waĪonego wspóáczynnika uszkodzenia gleby (Wug) za pomocą wyników oceny przyrostu gĊstoĞci gleby (GIEFING 1999 b):
czynnika zakáócenia powierzchni gleby i przyrostu gĊstoĞci gleby, G – Ğredni przyrost gĊstoĞci gleby (g/cm3), Ng – liczba pomiarów przyrostu gĊstoĞci gleby.
Obliczone wspóáczynniki umoĪliwiają liczbową ocenĊ poszczególnych technologii prac pod wzglĊdem ich uciąĪliwoĞci dla gleb. JednoczeĞnie umoĪliwiają ich uszerego-wanie wedáug uciąĪliwoĞci.
Haáas
Badanie zakáócenia Ğrodowiska haáasem w trakcie pozyskiwania drewna polegaáo na ocenie:
1) widma i ciĞnienia akustycznego; dokonywano pomiaru ciĞnienia Lin i widma akustycznego wywoáanego pracą poszczególnych urządzeĔ w zakresie od 31,5 do 16 000 Hz, pomiary przeprowadzono za pomocą sonometru z filtrem oktawowym w odlegáoĞci 1 m od Ĩródáa emisji,
Giefing D.F., Bembenek M., Gackowski M., GrzywiĔski W., Karaszewski Z., Klentak I., Kosak J., Mederski P.S., Siewert S., 2012. Ocena procesów technologicznych pozyskiwania drewna w trzebieĪach póĨnych drzewostanów sosnowych. Metodologia badaĔ. Nauka Przyr. Technol. 6, 3, #59.
9
2) zasiĊgu oddziaáywania haáasu poprzez pomiar natĊĪenia dĨwiĊku w podwajanych odlegáoĞciach od Ĩródáa emisji (1, 2, 4, 8 m itd. aĪ do punktu, w którym poziom fali akustycznej wywoáany badanym urządzeniem byá wyĪszy od ciĞnienia akustycznego táa); okreĞlono jednoczeĞnie Ğredni spadek natĊĪenia haáasu w lesie,
3) czasu zakáócania Ğrodowiska haáasem z uwzglĊdnieniem miąĪszoĞci pozyskanego drewna i wielkoĞci powierzchni manipulacyjnej; w tym celu na podstawie chronometra-Īu ciągáego sporządzono fotografiĊ dnia roboczego, pomierzono miąĪszoĞü pozyskane-go drewna i powierzchniĊ drzewostanu, na której wykonano prace.
Aby umoĪliwiü porównywanie stresującego oddziaáywania pozyskiwania drewna na Ğrodowisko, obliczono dla poszczególnych faz procesu technologicznego wspóáczynnik haáaĞliwoĞci (WdB):
TPdBW AdB �� 101,0
gdzie: dB1 – ciĞnienie fali akustycznej w odlegáoĞci 1 m od Ĩródáa haáasu (dB), PA – wielkoĞü pola akustycznego (ha), T – czas emisji przy pielĊgnacji 1 ha drzewostanu (WdB na 1 ha) lub przy pozy-
skiwaniu 1 m3 drewna (WdB na 1 m3).
SumĊ wspóáczynników obliczonych dla wszystkich faz procesu technologicznego uznano za miarĊ haáaĞliwoĞci realizowanych ciĊü pielĊgnacyjnych (GIEFING i HOàOTA 1999, GIEFING 2001). Uzyskane wyniki umoĪliwiają weryfikacjĊ technologii z punktu widzenia ich haáaĞliwoĞci.
Paliwa, spaliny i oleje
OkreĞlono iloĞü paliw i olejów zuĪytych w trakcie wykonywania poszczególnych operacji technologicznych. IloĞü wyemitowanych w postaci spalin i olejów substancji toksycznych okreĞlono na podstawie zuĪytych paliw i olejów oraz czasu pracy poszcze-gólnych urządzeĔ.
MasĊ substancji toksycznych wyemitowanych przez urządzenia napĊdzane silnikami wysokoprĊĪnymi okreĞlono z wykorzystaniem danych literaturowych (BERNHARDT i IN. 1971). Na ich podstawie sporządzono tabelĊ przedstawiającą iloĞü toksycznych skáadni-ków wyemitowanych przez silniki w wyniku spalenia 1 l oleju napĊdowego (tab. 4). Do oceny masy substancji toksycznych wyemitowanych przez silniki pilarek spalinowych wykorzystano wyniki badaĔ STRUMA (1988), w których okreĞliá on poziom emisji róĪ-nego rodzaju substancji w gazach spalinowych podczas pozorowanego procesu pracy siedmiu typów pilarek (tab. 5).
Z wykorzystaniem zgromadzonych w ten sposób materiaáów Ĩródáowych obliczono zuĪycie paliw oraz wielkoĞü emisji substancji toksycznych. OkreĞlane wielkoĞci przed-stawiono w przeliczeniu na jednostkĊ powierzchni oraz na 100 m3 pozyskanego drewna. Obliczono takĪe zuĪycie paliw podczas wykonywania poszczególnych operacji techno-logicznych w czasie operacyjnym i w czasie zmiany kontrolnej.
Giefing D.F., Bembenek M., Gackowski M., GrzywiĔski W., Karaszewski Z., Klentak I., Kosak J., Mederski P.S., Siewert S., 2012. Ocena procesów technologicznych pozyskiwania drewna w trzebieĪach póĨnych drzewostanów sosnowych. Metodologia badaĔ. Nauka Przyr. Technol. 6, 3, #59.
10
Tabela 4. IloĞü toksycznych skáadników gazów spalinowych emitowanych podczas spalania 1 l paliwa (BERNHARDT i IN. 1971) Table 4. Quantity of toxic ingredients in exhaust gases emitted after combustion of 1 l of fuel (BERNHARDT et AL. 1971)
Skáadnik Ingredient
Benzyna Petrol
(g)
Olej napĊdowy Diesel oil
(g)
ZagroĪenie Threat
flora fauna
Tlenek wĊgla Carbon monoxide
350,00 20,00 – +
WĊglowodory Hydrocarbons
50,00 39,00 + +
Tlenki azotu Nitrogen oxides
17,00 23,00 + +
Dwutlenki siarki Sulphur dioxides
0,60 8,00 + +
Cząstki staáe Solid particulates
1,50 8,00 + +
Tabela 5. Emisja spalin w pozorowanym procesie pracy (przeciĊtnie dla siedmiu pilarek) (STRUM 1988) Table 5. Exhaust gas emission in mock working process (average for seven models of chainsaws) (STRUM 1988)
Giefing D.F., Bembenek M., Gackowski M., GrzywiĔski W., Karaszewski Z., Klentak I., Kosak J., Mederski P.S., Siewert S., 2012. Ocena procesów technologicznych pozyskiwania drewna w trzebieĪach póĨnych drzewostanów sosnowych. Metodologia badaĔ. Nauka Przyr. Technol. 6, 3, #59.
11
ZuĪycie paliw i olejów ZuĪycie paliw i olejów pilarki okreĞlono na podstawie bezpoĞrednich pomiarów.
Odnotowano liczbĊ peánych zbiorników paliwa zuĪytych na powierzchni próbnej. Za pomocą kolby miarowej zmierzono objĊtoĞü paliwa, które pozostaáo w zbiorniku po zakoĔczeniu prac. W analogiczny sposób zmierzono zuĪycie oleju do smarowania pro-wadnicy.
W trakcie realizacji prac na powierzchniach badawczych w pilarkach stosowano mieszankĊ paliwową w proporcji: 1 czĊĞü oleju na 50 czĊĞci benzyny. Korzystając z tej informacji, obliczono zuĪycie oleju do smarowania silnika pilarki.
ZuĪycie paliwa przez ciągniki okreĞlono na podstawie godzinowych norm zuĪycia paliw. Za badany okres przyjĊto czas pracy maszyn na powierzchni próbnej.
ZuĪycie paliwa przez harwester i forwarder okreĞlono na podstawie odczytu z licz-nika zuĪycia paliwa.
Na podstawie tak zebranych materiaáów Ĩródáowych okreĞlono zuĪycie paliw i ole-jów:
– w litrach na 1 h efektywnego czasu pracy maszyny, – w litrach na 1 ha powierzchni ciĊü pielĊgnacyjnych, – w litrach na 100 m3 pozyskanego surowca.
Poziom emisji spalin i olejów Poziom emisji spalin i olejów obliczono, posáugując siĊ wynikami z pomiarów zu-
Īycia paliw i olejów. Dla maszyn posiadających silnik wysokoprĊĪny caákowitą iloĞü wyemitowanych spalin obliczono na podstawie danych zestawiających udziaá związków toksycznych w 1 l spalonego oleju napĊdowego (BERNHARDT i IN. 1971) (tab. 4).
WielkoĞü substancji toksycznych wyemitowanych przez pilarkĊ (silnik z zapáonem iskrowym) okreĞlono na podstawie wyników badaĔ STRUMA (1988) (tab. 5), w których podano wielkoĞü emisji substancji toksycznych podczas spalania mieszanki paliwowej pilarki (benzyna i olej áącznie). Z tego wzglĊdu w obliczeniach nie wyszczególniono iloĞci spalin emitowanych podczas spalania oleju do smarowania silnika. PrzyjĊto, Īe wielkoĞü emisji olejów uĪywanych do smarowania urządzenia tnącego pilarki spalino-wej jest równa iloĞci zuĪytego oleju, poniewaĪ w caáoĞci przedostaje siĊ on do Ğrodowi-ska. W opracowaniu uwzglĊdniono równieĪ stopieĔ toksycznoĞci związków chemicz-nych emitowanych w trakcie spalania paliw i olejów (tab. 6). IloĞü poszczególnych skáadników spalin pomnoĪono przez odpowiadające im stopnie toksycznoĞci (najwiĊk-sze dopuszczalne stĊĪenia).
IloĞü substancji toksycznych oraz olejów wyemitowanych w czasie pozyskiwania drewna, w zaleĪnoĞci od zastosowanego procesu technologicznego, przedstawiono:
– w kilogramach na 1 ha powierzchni ciĊü pielĊgnacyjnych, – w kilogramach na 100 m3 pozyskanego surowca drzewnego, – w kilogramach przeliczeniowego CO na 1 ha powierzchni ciĊü, – w kilogramach przeliczeniowego CO na 100 m3 pozyskanego surowca.
IloĞü wĊgla wyemitowanego w postaci związków chemicznych podczas spalania paliw
IloĞü wĊgla wyemitowanego w związkach chemicznych podczas przeprowadzonych ciĊü pielĊgnacyjnych obliczono, posáugując siĊ pomiarami zuĪycia paliw i olejów oraz
Giefing D.F., Bembenek M., Gackowski M., GrzywiĔski W., Karaszewski Z., Klentak I., Kosak J., Mederski P.S., Siewert S., 2012. Ocena procesów technologicznych pozyskiwania drewna w trzebieĪach póĨnych drzewostanów sosnowych. Metodologia badaĔ. Nauka Przyr. Technol. 6, 3, #59.
12
Tabela 6. ToksycznoĞü wzglĊdna gáównych zanieczyszczeĔ powietrza spowodowana spalaniem paliw napĊdowych Table 6. Relative toxicity of main air pollutants caused by fuel combustion
Zanieczyszczenie Pollution
ToksycznoĞü wzglĊdem CO Toxicity in relation to CO
Tabela 7. Skáad elementarny paliw i oleju smarowego (%) Table 7. Elementary composition of fuels and gear oil (%)
Skáad elementarny Elementary composition
Benzyna bezoáowiowa Unleaded petrol
Olej napĊdowy Diesel oil
Olej smarowy Gear oil
C 86,10 86,80 87,00
H 13,30 13,00 12,00
N 0,005 0,07 0,20
O 0,50 0,04 0,20
S 0,02 0,05 0,50
danymi przedstawiającymi zawartoĞü poszczególnych pierwiastków w paliwach i ole-jach3 (tab. 7).
Znając zuĪycie poszczególnych paliw, ich gĊstoĞü (benzyna: 0,75 g/cm3, olej napĊ-dowy: 0,839 g/cm3) oraz wynikającą z ich skáadu elementarnego zawartoĞü wĊgla, obli-czono iloĞü wĊgla wyemitowanego w postaci związków chemicznych podczas spalania materiaáów pĊdnych.
IloĞü czystego wĊgla wyemitowanego do Ğrodowiska w czasie prac pozyskanio-wych, w zaleĪnoĞci od zastosowanego procesu technologicznego, przedstawiono:
– w kilogramach na 1 ha powierzchni ciĊü pielĊgnacyjnych, – w kilogramach na 100 m3 pozyskanego surowca drzewnego.
3Analiza skáadu elementarnego paliw zostaáa opracowana na podstawie badaĔ Zakáadu Anali-
tycznego OĞrodka Badawczo-Rozwojowego Przemysáu Rafineryjnego w Páocku (1998), nato-miast analiza skáadu oleju smarowego – na podstawie danych Instytutu Technologii Nafty w Krakowie (1998).
Giefing D.F., Bembenek M., Gackowski M., GrzywiĔski W., Karaszewski Z., Klentak I., Kosak J., Mederski P.S., Siewert S., 2012. Ocena procesów technologicznych pozyskiwania drewna w trzebieĪach póĨnych drzewostanów sosnowych. Metodologia badaĔ. Nauka Przyr. Technol. 6, 3, #59.
13
WĊgiel wycofany wraz z pozyskanym surowcem z obiegu w Ğrodowisku
IloĞü wĊgla wycofanego ze Ğrodowiska obliczono na podstawie iloĞci surowca drzewnego pozyskanego w trakcie ciĊü. Znając wielkoĞü pozyskania surowca na bada-nej powierzchni próbnej, obliczono miąĪszoĞü pozyskanych sortymentów w przelicze-niu na 1 ha powierzchni ciĊü.
PrzyjĊto, Īe gĊstoĞü drewna sosnowego w stanie ĞwieĪym wynosi 0,70 g/cm3 (KRZYSIK 1974). Na podstawie miąĪszoĞci pozyskanego surowca i gĊstoĞci drewna sosnowego w stanie ĞwieĪym obliczono dla pozyskanego surowca masĊ suchą (Ms):
Do wykonania obliczeĔ przyjĊto, Īe wilgotnoĞü bezwzglĊdna drewna sosny wynosi 83% (KRZYSIK 1974). Znając masĊ suchą surowca oraz procentową zawartoĞü wĊgla w drewnie sosny w stanie absolutnie suchym: 49,6% (PROSIēSKI 1984), obliczono iloĞü wĊgla wycofanego ze Ğrodowiska leĞnego w trakcie realizacji poszczególnych procesów technologicznych. Na podstawie otrzymanych wyników obliczono iloĞü dwutlenku wĊgla wycofanego ze Ğrodowiska, przyjmując, Īe 1 kg wĊgla zawartego w drewnie odpowiada 3,6 kg dwutlenku wĊgla.
Uzyskane wyniki przedstawiono: – w kilogramach na 1 ha powierzchni ciĊü pielĊgnacyjnych, – w kilogramach na 100 m3 pozyskanego surowca.
Ergonomiczne aspekty pozyskiwania drewna
Na podstawie fotografii dnia pracy okreĞlono czas ekspozycji robotników na haáas. Czerwonym kolorem oznaczono czas ekspozycji na haáas o ciĞnieniu fali akustycznej wiĊkszym od 85 dB(A). Ponadto:
– poziom wydatku energetycznego okreĞlono metodą tabelaryczno-chronometra-Īową,
– poziom obciąĪeĔ psychicznych okreĞlono w skali Zeylanda: od 1 do 5, – dokonano oceny czasu ekspozycji na drgania z wykorzystaniem fotografii dnia
pracy.
Ekonomiczne aspekty pozyskiwania drewna
Koszty pozyskiwania i zrywki drewna wyliczono z wykorzystaniem wydajnoĞci obu etapów:
– okreĞlono wydajnoĞü pracy (tzn. miąĪszoĞü pozyskanego i zerwanego drewna w przeliczeniu na jednostkĊ czasu pracy),
– okreĞlono koszty procesu technologicznego pozyskiwania drewna z uwzglĊdnie-niem kosztów i zysków nadleĞnictwa oraz zakáadu usáug leĞnych z podziaáem na pozyskiwanie i zrywkĊ drewna.
Giefing D.F., Bembenek M., Gackowski M., GrzywiĔski W., Karaszewski Z., Klentak I., Kosak J., Mederski P.S., Siewert S., 2012. Ocena procesów technologicznych pozyskiwania drewna w trzebieĪach póĨnych drzewostanów sosnowych. Metodologia badaĔ. Nauka Przyr. Technol. 6, 3, #59.
14
Wyniki
Zastosowane metody badawcze umoĪliwiáy wieloaspektową analizĊ procesów tech-nologicznych pozyskiwania drewna. Porównanie zmechanizowanej i rĊczno-maszyno-wej technologii prac z zastosowaniem 3E wskazuje na celowoĞü propagowania zmecha-nizowanych technologii prac.
Technologie zmechanizowane charakteryzowaáy siĊ istotnie lepszymi wynikami wydajnoĞci (rys. 3) i kosztów (rys. 4) wykonanych prac. Szczególnie korzystne wyniki uzyskano w przypadku zrywki drewna forwarderem w porównaniu ze zrywką skiderem.
Rys. 3. WydajnoĞü pozyskiwania drewna z zastosowaniem technologii zmechanizowanej i rĊczno-maszynowej Fig. 3. Timber harvesting productivity in mechanised and chainsaw operations
Na uwagĊ zasáugują wyniki ergonomicznej oceny procesów technologicznych. Praca operatorów obsáugujących maszyny w technologiach zmechanizowanych charaktery-zowaáa siĊ znacznie mniejszymi wydatkami energetycznymi (rys. 5). W technologiach zmechanizowanych zostaáo ponadto istotnie zminimalizowane ryzyko wypadku, co ma szczególnie duĪe znaczenie wobec wskazywanych w literaturze przedmiotu duĪych zagroĪeĔ wypadkiem przy pozyskiwaniu drewna w leĞnictwie (MUSZYēSKI 1996, JA-BàOēSKI 1998, KUSIAK i ROMANKOW 2002, GRZYWIēSKI i IN. 2011). Warto takĪe pod-kreĞliü znaczny komfort pracy w klimatyzowanej kabinie oraz nieprzekraczające obo-wiązujących norm drgania (rys. 5) i haáas (rys. 6). Do niekorzystnych zjawisk naleĪy natomiast zaliczyü wyĪszy niĪ w technologiach rĊczno-maszynowych poziom obciąĪeĔ psychicznych (rys. 6). Decyduje o tym wymagająca nieustannej koncentracji, a przy tym stosunkowo monotonna praca operatorów harwesterów i forwarderów.
W niniejszym opracowaniu przedstawiono szeroką analizĊ ekologicznych aspektów pozyskiwania drewna z zastosowaniem rĊczno-maszynowych i zmechanizowanych pro-cesów technologicznych. Uzyskane wyniki weryfikują wiele wczeĞniej zrealizowanych
Giefing D.F., Bembenek M., Gackowski M., GrzywiĔski W., Karaszewski Z., Klentak I., Kosak J., Mederski P.S., Siewert S., 2012. Ocena procesów technologicznych pozyskiwania drewna w trzebieĪach póĨnych drzewostanów sosnowych. Metodologia badaĔ. Nauka Przyr. Technol. 6, 3, #59.
15
Rys. 4. Koszty i zyski pozyskiwania drewna: a – wykonanego przez zakáad usáug leĞnych, b – wykonanego przez dwa wybrane nadleĞnictwa (zá/m3 drewna) Fig. 4. Costs and profits of forest operations: a – made by forest enterprise, b – made by two selected forest districts (PLN/m3 of timber)
cząstkowych badaĔ z tego zakresu. Uszkodzenia drzew w pozostającym po trzebieĪy drzewostanie (rys. 7) wyraĪone wspóáczynnikiem W byáy mniejsze przy zastosowaniu technologii zmechanizowanej. RównieĪ wspóáczynnik uszkodzenia gleby (rys. 8), dla którego materiaáem Ĩródáowym są oceny powierzchniowych uszkodzeĔ i wzrostu za-gĊszczenia gleby, charakteryzowaá siĊ mniejszymi wartoĞciami w drzewostanie, w którym zastosowano zmechanizowane technologie pozyskiwania drewna.
Podobne zróĪnicowanie obserwowano w grupie badanych emisji. Emisja haáasu (rys. 8), wyraĪona wspóáczynnikiem haáaĞliwoĞci, do którego obliczenia wziĊto pod uwagĊ czas i zasiĊg emisji, byáa w technologii rĊczno-maszynowej kilkakrotnie wiĊksza niĪ w technologii zmechanizowanej. Badana technologia rĊczno-maszynowa charak-teryzowaáa siĊ takĪe wysokim poziomem emisji substancji toksycznych w spalinach (rys. 9). W tej czĊĞci procesu technologicznego poziom emisji substancji toksycznych
Giefing D.F., Bembenek M., Gackowski M., GrzywiĔski W., Karaszewski Z., Klentak I., Kosak J., Mederski P.S., Siewert S., 2012. Ocena procesów technologicznych pozyskiwania drewna w trzebieĪach póĨnych drzewostanów sosnowych. Metodologia badaĔ. Nauka Przyr. Technol. 6, 3, #59.
16
Rys. 5. Wydatki energetyczne robotników (a) i czas ekspozycji na drgania (b) w trzebieĪach drzewostanów sosnowych IV klasy wie-ku w technologii zmechanizowanej i rĊczno-maszynowej Fig. 5. Forest workers’ energetic workload (a) and exposition time to vibration (b) in mechanised and chainsaw thinning operations in 4th age class pine stands
w spalinach w przeliczeniu na 100 m3 pozyskanego drewna byá jednak korzystniejszy w technologii rĊczno-maszynowej, natomiast wysoka wydajnoĞü zrywki drewna for-warderem zadecydowaáa o wyniku zbliĪonym w porównywanych procesach technolo-gicznych.
Przy szczegóáowej analizie toksycznoĞci spalin przeliczonej na tlenek wĊgla (rys. 9) warto zwróciü uwagĊ na toksycznoĞü cząstek staáych i tlenków azotu. Udziaá tych związków jest stosunkowo duĪy w spalinach pojazdów napĊdzanych silnikami wysoko-prĊĪnymi (harwester, forwarder i skider).
050
100150200250300350400450
min
technologie rĊczno-maszynowe – chainsaw operationstechnologie zmechanizowane – mechanised operations
02 0004 0006 0008 000
10 00012 000
Operator harwestera Harvester’s
operator
Operator forwardera Forwarder’s
operator
Drwal Chainsawoperator
Pomocnik drwala Helper
ZrywkarzSkidderoperator
kJ
technologie rĊczno-maszynowe – chainsaw operationstechnologie zmechanizowane – mechanised operations
Giefing D.F., Bembenek M., Gackowski M., GrzywiĔski W., Karaszewski Z., Klentak I., Kosak J., Mederski P.S., Siewert S., 2012. Ocena procesów technologicznych pozyskiwania drewna w trzebieĪach póĨnych drzewostanów sosnowych. Metodologia badaĔ. Nauka Przyr. Technol. 6, 3, #59.
17
Rys. 6. Czas ekspozycji na haáas (a) i poziom obciąĪeĔ psychicz-nych (b) robotników zatrudnionych w trzebieĪach drzewostanów sosnowych IV klasy wieku w technologii zmechanizowanej i rĊczno-maszynowej Fig. 6. Exposition time to noise (a) and mental work load (b) of workers in mechanised and chainsaw thinning operations in 4th age class pine stands
EmisjĊ dwutlenku wĊgla przedstawiono w rozbiciu na pozyskiwanie i zrywkĊ drew-na. Emisja CO2 jest szczególnie maáa w pracach z zastosowaniem pilarki (rys. 10). Znaczna energocháonnoĞü skidera w poáączeniu z niewielką wydajnoĞcią pracy zadecy-dowaáa jednak, Īe i w tym zakresie badaĔ korzystniejsze wyniki uzyskano z zastosowa-niem technologii zmechanizowanej.
050
100150200250300350400450
min
technologie rĊczno-maszynowe – chainsaw operationstechnologie zmechanizowane – mechanised operations
0
1
2
3
4
5
technologie rĊczno-maszynowe – chainsaw operationstechnologie zmechanizowane – mechanised operations
Giefing D.F., Bembenek M., Gackowski M., GrzywiĔski W., Karaszewski Z., Klentak I., Kosak J., Mederski P.S., Siewert S., 2012. Ocena procesów technologicznych pozyskiwania drewna w trzebieĪach póĨnych drzewostanów sosnowych. Metodologia badaĔ. Nauka Przyr. Technol. 6, 3, #59.
18
Rys. 7. Uszkodzenia drzewostanów w nastĊpstwie trzebieĪy pro-wadzonej technologią zmechanizowaną i rĊczno-maszynową Fig. 7. Stand damages due to mechanised and chainsaw thinning operations
Rys. 8. Poziom uszkodzeĔ gleby i wspóáczynnik haáaĞliwoĞci tech-nologii prac w trzebieĪy drzewostanów sosnowych IV klasy wieku Fig. 8. Soil damage level and noise index of thinning operations in 4th age class pine stands
0
10
20
30
40
50
60
Technologia zmechanizowanaMechanised operation
Technologia rĊczno-maszynowa Chainsaw operation
WaĪony wspóáczynnik uszkodzenia gleby, WugWeighted coefficient of soil damage, Wsd
WaĪony wspóáczynnik uszkodzenia drzewostanu, WWeighted stand damage coefficient, W
Giefing D.F., Bembenek M., Gackowski M., GrzywiĔski W., Karaszewski Z., Klentak I., Kosak J., Mederski P.S., Siewert S., 2012. Ocena procesów technologicznych pozyskiwania drewna w trzebieĪach póĨnych drzewostanów sosnowych. Metodologia badaĔ. Nauka Przyr. Technol. 6, 3, #59.
19
Rys. 9. a. Emisja substancji toksycznych w spalinach maszyn. b. Emisja sub-stancji toksycznych w spalinach maszyn w przeliczeniu na toksycznoĞü CO Fig. 9. a. Toxic substances emission in exhaust gases of machines. b. Toxic substances emission in exhaust gases of machines converted to CO toxicity
Dyskusja i wnioski
Kompleksowe badania procesów technologicznych są bardzo czasocháonne, pozwa-lają jednak na ich wszechstronną analizĊ i ocenĊ (BIELSKI i IN. 1987, GIEFING 1988, 1997, 1999 a, 1999 b, 2001, SOWA 1999, GIEFING i IN. 2000, GRZYWIēSKI 2003, LESZ-CZYēSKI 2011). Zastosowanie w badaniach wspóáczynników syntetyzujących poszcze-gólne wyniki oraz przeliczenie toksycznoĞci poszczególnych skáadników spalin do
0
5
10
15
20
25
30
35
Technologia zmechanizowanaMechanised operation
Technologia rĊczno-maszynowa Chainsaw operation
kg n
a 10
0 m
³ poz
yska
nego
dre
wna
kg
per
100
m³ o
f har
vest
ed w
ood
CO CH SO NO cząstki staáe solid particulates
0
100
200
300
400
500
600
Technologia zmechanizowanaMechanised operation
Technologia rĊczno-maszynowa Chainsaw operation
kg n
a 10
0 m
³ poz
yska
nego
dre
wna
kg
per
100
m³ o
f har
vest
ed w
ood
b
a
CO CH SO NO cząstki staáe solid particulates
Giefing D.F., Bembenek M., Gackowski M., GrzywiĔski W., Karaszewski Z., Klentak I., Kosak J., Mederski P.S., Siewert S., 2012. Ocena procesów technologicznych pozyskiwania drewna w trzebieĪach póĨnych drzewostanów sosnowych. Metodologia badaĔ. Nauka Przyr. Technol. 6, 3, #59.
20
Rys. 10. Poziom emisji dwutlenku wĊgla maszyn pracujących w trzebie-Īach z zastosowaniem technologii zmechanizowanej i rĊczno-maszynowej; wyemitowany w spalinach harwestera i forwardera dwutlenek wĊgla stano-wi 0,52% CO2 wycofanego z obiegu w Ğrodowisku wraz z pozyskanym drewnem, wyemitowany w spalinach pilarki i skidera LKT dwutlenek wĊ-gla stanowi 0,61% CO2 wycofanego z obiegu w Ğrodowisku wraz z pozy-skanym drewnem Fig. 10. Carbon dioxide emission level by machines used in mechanised and chainsaw thinning operations; emission of carbon dioxide in harvester’s and forwarder’s exhaust gases amounts to 0.52% of carbon dioxide export-ed from the forest environment with extracted timber, emission of carbon dioxide in chainsaw’s and LKT skidder’s exhaust gases amounts to 0.61% of carbon dioxide exported from the forest environment with extracted timber
toksycznoĞci tlenku wĊgla umoĪliwia porównywanie procesów technologicznych i ich uszeregowanie pod kątem uciąĪliwoĞci ekologicznej i ergonomicznej oraz ekonomicz-nej efektywnoĞci zastosowania danego procesu technologicznego.
Przedstawione przykáadowe wyniki badaĔ dowiodáy, Īe w trzebieĪach drzewosta-nów IV klasy wieku zastosowanie technologii zmechanizowanych jest w peáni uzasad-nione zarówno ze wzglĊdu na wysoką wydajnoĞü, ekonomiczną efektywnoĞü, stosun-kowo maáą uciąĪliwoĞü dla Ğrodowiska, jak i poziom humanizacji pracy. ZwiĊkszenie siĊ obciąĪeĔ psychicznych jest, niestety, typowym zjawiskiem we wspóáczesnych kie-runkach technologicznego rozwoju produkcji.
Porównanie kilku technologii daje doskonaáą moĪliwoĞü oceny ich przydatnoĞci do realizacji zadaĔ w drzewostanach wymagających zastosowania okreĞlonych prioryte-tów, co moĪe mieü duĪe znaczenie w drzewostanach poklĊskowych peániących funkcje ochronne.
Przedstawiona metoda oceny procesów technologicznych moĪe byü modyfikowana w zaleĪnoĞci od potrzeb i zainteresowaĔ naukowych badacza. Prowadzenie badaĔ ogra-niczonych jedynie do wycinka wskazanej problematyki badawczej daje niepeáną ocenĊ technologii. MoĪe to jednak stanowiü materiaá Ĩródáowy w kompleksowych ocenach procesów pozyskiwania drewna.
050
100150200250300350400450
Technologia zmechanizowanaMechanised operation
Technologia rĊczno-maszynowa Chainsaw operation
kg n
a 10
0 m
³ poz
yska
nego
dre
wna
kg
per
100
m³ o
f har
vest
ed w
ood
harwesterharvester
forwarder pilarka chainsaw
LKT LKT skidder
Giefing D.F., Bembenek M., Gackowski M., GrzywiĔski W., Karaszewski Z., Klentak I., Kosak J., Mederski P.S., Siewert S., 2012. Ocena procesów technologicznych pozyskiwania drewna w trzebieĪach póĨnych drzewostanów sosnowych. Metodologia badaĔ. Nauka Przyr. Technol. 6, 3, #59.
21
Wieloaspektowe badania procesów technologicznych pozyskiwania drewna powin-ny byü realizowane przez zespoáy badawcze z udziaáem specjalistów w zakresie uĪyt-kowania lasu, ergonomii i ekonomii (GIEFING 1999 a, SOWA 1999, GRZYWIēSKI 2003, HOFFMAN i IN. 2005, MEDERSKI i IN. 2005, MEDERSKI 2006, BEMBENEK i IN. 2008, LESZCZYēSKI 2010, 2011).
Literatura
BEMBENEK M., MEDERSKI P.S., STUHLMANN C., GIEFING D.F., 2008. Wpáyw zrywki drewna skide-rem chwytakowym na glebĊ w rĊbnych drzewostanach bukowych. W: Tendencje i problemy techniki leĞnej w warunkach leĞnictwa wielofunkcyjnego. Red. H. RóĪaĔski, K. JabáoĔski. Katedra Techniki LeĞnej UP, PoznaĔ: 135-142.
BIELSKI J., ZEYLAND A., SPRINGER J., 1987. Metoda oceny ergonomicznej stanowisk pracy. Bezp. Pr. [Warszawa] 5: 5-8.
BN-76/9195-01. Schemat blokowy klasyfikacji czasu pracy. 1976. Dz. Norm Miar 11, poz. 39. GIEFING D.F., 1988. Die Methodologie der Untersuchungen über den Einflus von Pflegehieben
auf den Wald. W: Mechanisierung in der Waldarbeit. Red. Z. Laurów. Wyd. SGGW-AR, Warszawa: 49-52.
GIEFING D.F., 1990. Wpáyw technologii pozyskiwania i transportu drewna w ciĊciach przedrĊb-nych na szkody i jakoĞü techniczną pozostających drzewostanów sosnowych. W: Reakcja ekosystemów leĞnych i ich elementów skáadowych na antropopresjĊ. Centralny Program Ba-daĔ Podstawowych 04.10 Podprogram CPBP 04.10.07. Synteza II, 24: 77-85.
GIEFING D.F., 1997. Untersuchungen von technologischen Prozessen der Holzgewinnung im Pflegehieben (Die methodologischen Fragen der Untersuchungen). W: Technologia spracova-nia dreva a cyužitie dreva v komplexnom interieri. Red. D. Horský. Technická Univerzita vo Zvolene, Zvolen: 213-218.
GIEFING D.F., 1998. Einfluß des Holzeinschlages auf die Umwelt. Der Boden. Forstl. For-schungsber. München 174: 8-14.
GIEFING D.F., 1999 a. Kryteria oceny i doboru procesów technologicznych w leĞnictwie. W: Tendencje i problemy mechanizacji prac leĞnych w warunkach leĞnictwa wielofunkcyjnego. Red. H. RóĪaĔski. Prodruk, PoznaĔ: 17-24.
GIEFING D.F., 1999 b. Wpáyw pozyskiwania drewna w czyszczeniach póĨnych drzewostanów sosnowych na Ğrodowisko. CzĊĞü 2. Gleby. Sylwan 6: 91-100.
GIEFING D.F., 2001. Wpáyw pozyskiwania drewna w czyszczeniach póĨnych drzewostanów so-snowych na Ğrodowisko. CzĊĞü 3. Haáas. Sylwan 1: 63-70.
GIEFING D.F., HOàOTA R., 1999. Einfluß des Holzeinschlages auf die Umwelt – Lärmemission. W: Zusammenkunft der Sektion „Forsttechnik“ des Verbandes Deutscher Forstlicher Ver-suchsanstalten, Freiburg. Red. G. Mahler. Maszynopis. Freiburg: 94-98.
GIEFING D.F., KOSAK J., KLENTAK I., GACKOWSKI M., KARASZEWSKI Z., HOàOTA R., BEMBENEK M., SIEWERT S., 2000. Badania zmierzające do opracowania optymalnych technologii pozy-skiwania drewna w ciĊciach przedrĊbnych drzewostanów iglastych. Projekt Badawczy Za-mawiany Nr 24/98. Maszynopis. Katedra UĪytkowania Lasu AR, PoznaĔ.
GRZYWIēSKI W., 2003. Wpáyw zastosowanej techniki i technologii na poziom humanizacji pracy w leĞnictwie. Maszynopis. Katedra UĪytkowania Lasu AR, PoznaĔ.
GRZYWIēSKI W., KAPELAN A., WIEKIERA J., 2011. Analysis of accident rate in the Regional Direc-torate of the State Forests in PoznaĔ in the years 1995-2007. W: Technology and ergonomics
Giefing D.F., Bembenek M., Gackowski M., GrzywiĔski W., Karaszewski Z., Klentak I., Kosak J., Mederski P.S., Siewert S., 2012. Ocena procesów technologicznych pozyskiwania drewna w trzebieĪach póĨnych drzewostanów sosnowych. Metodologia badaĔ. Nauka Przyr. Technol. 6, 3, #59.
22
in the service of modern forestry. Red. J.M. Sowa, A. Barszcz, G. Szewczyk. Wyd. UR, Kra-ków: 55-71.
HOFFMAN L., MEDERSKI P.S., BEMBENEK M., JAKUBOWSKI M., 2005. Analysis of soil surface damage due to mechanised thinning operations in pine stands. Zesz. Nauk. AR Krak. 419, Ses. Nauk. 91: 161-166.
HOàOTA R., 1998. Ekologiczne aspekty pozyskiwania buka zwyczajnego (Fagus sylvatica L.) w ciĊciach rĊbnych. Maszynopis. Katedra UĪytkowania Lasu AR, PoznaĔ.
JABàOēSKI K., 1998. Analiza wypadkowoĞci na terenie Regionalnej Dyrekcji Lasów PaĔstwo-wych w Poznaniu w latach 1995-1996. Zast. Ergon. 1-3: 221-229.
KRZYSIK F., 1974. Nauka o surowcu drzewnym. PWN, Warszawa. KUBIAK M., GIEFING D.F., GORNOWICZ R., GRODECKI J., WOJTKOWIAK R., JABàOēSKI K., KUSIAK
W., TABAKA P., 1990. Optymalne metody prowadzenia czyszczeĔ póĨnych i trzebieĪy wcze-snych. W: Podstawy leĞnej inĪynierii ekologicznej – bezpieczne technologie leĞne. Centralny Program BadaĔ Podstawowych 04.10 Podprogram CPBP 04.10.07. Synteza III 19: 91-96.
KUSIAK W., ROMANKOW J., 2002. Ocena wypadkowoĞci przy pracy na tle zmian strukturalnych zatrudnienia. Zast. Ergon. 1-4: 91-96.
LESZCZYēSKI K., 2010. Different evaluation of motor-manual wood harvesting processes on the basis of conjoint analysis. Croat. J. For. Eng. 31: 165-172.
LESZCZYēSKI K., 2011. Factor analysis in ergonomic profiling of workplaces in forestry. W: Technology and ergonomics in the service of modern forestry. Red. J.M. Sowa, A. Barszcz, G. Szewczyk. Wyd. UR, Kraków: 113-129.
MANA M., 1995. Proekologiczna i ergonomiczna analiza wybranych procesów technologicznych pozyskiwania buka w ciĊciach przedrĊbnych. Maszynopis. Katedra UĪytkowania Lasu AR, PoznaĔ.
MEDERSKI P.S., 2006. A comparison of harvesting productivity and costs in thinning operations with and without midfield. For. Ecol. Manage. 224: 286-296.
MEDERSKI P.S., BEMBENEK M., HOFFMAN L., 2005. Analysis of the time of exposure to noise of the Vimek 606 6WD forwarder operator in selected conditions of piled timber forwarding. Electr. J. Pol. Agric. Univ. For. 8, 3, #17.
MUSZYēSKI Z., 1996. Ergonomia a wypadkowoĞü w leĞnictwie. Zast. Ergon. 2-3: 125-129. PROSIēSKI S., 1984. Chemia drewna. PWRiL, Warszawa. SOWA J., 1999. Method of estimation of forest operators occupational risk. W: Pracovné úrazy
a choroby z povolania v lesnom hospodárstve. Technická Univerzita vo Zvolene, Zvolen: 30-38.
STRUM R., 1988. Schadstoffe durch die Motorsäge mit besonderer Berücksichtigung der Ölprob-lematik (2-Takt-Öle, Ketenöle, Ölnebel und Abgasmessung bei der Motorsägenarbeit). Ge-fahrstoffe beim Einsatz der Motorsäge. KWF Bericht 5: 167-174.
EVALUATION OF THINNING OPERATIONS IN OLDER PINE STANDS. RESEARCH METHODS
Summary. Evaluation of forest operations in different scientific institutions resulted in inventing of various methods. The objective of this paper is to present a universal concept of a research method for the evaluation of forest operations (including thinning operations) with a multicriteria analysis of ecological, ergonomic and economic aspects (3E). Special attention was paid to the ecological evaluation, which has not been widely researched. Analysis of all three aspects of the 3E evaluation was based on a literature study. The results showed that it is essential to consider
Giefing D.F., Bembenek M., Gackowski M., GrzywiĔski W., Karaszewski Z., Klentak I., Kosak J., Mederski P.S., Siewert S., 2012. Ocena procesów technologicznych pozyskiwania drewna w trzebieĪach póĨnych drzewostanów sosnowych. Metodologia badaĔ. Nauka Przyr. Technol. 6, 3, #59.
23
all three aspects in the evaluation of timber harvesting and that mechanised thinning operations (harvester – forwarder) are preferable, considering all three aspects, compared to those carried out by chainsaw and skidder.
Key words: thinning operations, ecological, ergonomic and economic aspects of thinning opera-tions, evaluation of forest operations
Adres do korespondencji – Corresponding address: Dieter F. Giefing, Katedra UĪytkowania Lasu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, ul. Wojska Polskiego 71 A, 60-625 PoznaĔ, Poland, e-mail: [email protected]
Zaakceptowano do druku – Accepted for print: 22.05.2012
Do cytowania – For citation: Giefing D.F., Bembenek M., Gackowski M., GrzywiĔski W., Karaszewski Z., Klentak I., Kosak J., Mederski P.S., Siewert S., 2012. Ocena procesów technologicznych pozyskiwania drewna w trzebieĪach póĨnych drzewostanów sosnowych. Metodologia badaĔ. Nauka Przyr. Technol. 6, 3, #59.
