Anna Świercz Metale cięŻkie w wybranych profilach glebach
Transkrypt
Anna Świercz Metale cięŻkie w wybranych profilach glebach
Anna Świercz Metale cięŻkie w wybranych profilach glebach brunatnych Świętokrzyskiego Parku Narodowego Badania właściwości fizykochemicznych gleb brunatnych przeprowadzono w latach 1998−2000 na trzech powierzchniach znajdujących się w północnej części Świętokrzyskiego Parku Narodowego. W próbach glebowych pobranych z poszczególnych poziomów genetycznych analizowanych profili oznaczono podstawowe właściwości fizykochemiczne (11 parametrów) wg metodyk powszechnie stosowanych w gleboznawstwie oraz zawartości mikroelementów metodą atomowej spektrometrii emisyjnej i absorpcyjnej. Określono także stopień skażenia gleb metalami ciężkimi na terenach o niewielkim wpływie antropogenicznym, wykorzystując dla porównania opracowania z tego zakresu (Kabata−Pendias, Pendias 1993; Adamczyk 1985; Grodzińska 1980; Cieśla i in. 1994; Malczyk, Kędzia 1996; Gworek, Degórski 2000; Kwasowski i in. 2000; Migaszewski i in. 2001). Badane gleby o budowie profilowej charakterystycznej dla gleb brunatnych kwaśnych typowych oraz brunatnych kwaśnych oglejonych, wykształciły się na piaskowcach kwarcytycznych i kwarcytach dewonu dolnego oraz łupkach ilastych syluru. Siedliskowym typem lasu towarzyszącym badanym glebom jest wyżynny las świeży reprezentowany przez zespół buczyny Dentario−glandulosea Fagetum, las wilgotny Luzulo−pilosae Fagetum oraz kontynentalny bór mieszany świeży Querco−roboris Pinetum. Badane gleby brunatne odznaczają się „ciężkim” składem mechanicznym glin lekkich do ciężkich, wzbogacone we frakcje ilaste szczególnie w poziomie skały macierzystej Podstawowe właściwości chemiczne wskazują na silnie kwaśny charakter zwietrzelin z których powstały badane gleby. Kwasowość wymienna waha się od 2,97 do 4,66 pH w KCl, a zakwaszenie wzrasta w głąb profilu. Ściółka złożona z mieszaniny liści bukowych oraz roślinności zielnej odznacza się niskimi i bardzo niskimi wartościami pH. Kwasowość hydrolityczna jest wysoka we wszystkich poziomach glebowych wahając się od 8,16 do 26,91 me/100g. Najwyższą wartość notowano zwykle w poziomach próchnicznych Ah oraz Ol. Wyraźne zakwaszenie gleb powodują jony glinu wymiennego Al+3, które obecne są w kompleksach sorpcyjnych wszystkich badanych gleb. Utrzymują się one na poziomie 4,7 me/100g gleby (od 3,65 do 6,11 me). Konsekwencją znacznego udziału w kompleksach sorpcyjnych gleb jonów o charakterze 246 Anna Świercz kwaśnym, są niskie wartości sumy zasad wymiennych S, wynoszące od 1,80 do 16,13 me/100g. Powierzchniowe poziomy glebowe wysycone są kationami o charakterze zasadowym − od 39,37 do 57,44%, zaś mineralne skał macierzystych – średnio około 20%. Zawartość węgla organicznego i azotu ogółem wykazuje typowe zróżnicowanie dla gleb pod drzewostanami liściastymi. Makro i mikroelementy glebowe takie jak Ca, Cd, Cu, Mn, Pb, Zn wykazują tendencje do koncentracji w powierzchniowych − organicznych i organiczno−mineralnych poziomach glebowych. Zwykle wraz z głębokością ich zawartość w profilu glebowym wyraźnie się obniża: od 2 (Mg) do 30−krotnie (Ca), zwykle zaś 4−krotnie. Najwyższe koncentracje glinu i żelaza notuje się w poziomie skały macierzystej – najniższe zaś w poziomie Ol. Procentowe zawartości Ca i Mg w analogicznych poziomach są kilka do kilkunastu razy niższe w porównaniu z koncentracjami Al i Fe, stąd też kompleksy sorpcyjne omawianych gleb wysycają głównie kationy o charakterze kwasowym. Ołów i cynk należą do grupy pierwiastków o dużym potencjalnym zagrożeniu dla środowiska. Zawartość ołowiu w badanych glebach różnicowała się od 10 do 147 mg/kg i była wyższa w porównaniu z glebami leśnymi, wolnymi od wpływu antropogenicznego. Koncentracje tego pierwiastka były szczególnie wysokie w poziomach próchnicznych oraz fermentacyjno−humusowym przekraczając graniczną wartość 30mg/kg dla powierzchniowych poziomów glebowych wytworzonych z glin średnich (II stopień zanieczyszczenia MC). W analizowanych glebach zawartość kadmu wahała się od 2,8 do 0,3mg/kg. Wyraźnie wyższe koncentracje tego pierwiastka stwierdzano w ściółkach (I stopień zanieczyszczenia MC). Są to wartości wyższe niż podawane dla gleb z terenów innych Parków. Zawartość cynku zawierała się w przedziale 34−286 mg/kg. Wysokie koncentracje tego pierwiastka 2−3−krotnie przewyższające zakres naturalnej zawartości, charakterystyczne są dla poziomów organicznych (II stopień). Są to również wartości wyższe niż naturalnie spotykane w glebach. Koncentracja manganu była również wysoka (1128−3016 mg/kg) w poziomach do głębokości 40 cm. Stwierdzone zawartości miedzi i chromu w badanych glebach są naturalne dla gleb leśnych. Porównując koncentrację metali ciężkich wg norm oceny chemicznego zanieczyszczenia gleb użytków rolnych podanych przez Kabatę−Pendias i wsp. 1995, można uznać środowisko glebowe ŚPN za antropogenicznie zmienione i wzbogacone w metale ciężkie. Literatura Adamczyk B., 1985, Soils, [w:] W. Grodziński., J. Weiner (red.), P.F. Forest ecosystems industrial regions, Ecol. Stud. 49, Springer Verlag, 11−16. Cieśla W., Dąbkowska−Naskręt H., Borowska K., Malczyk., Długosz J., Jaworska H., Kędzia W., Zalewski W., 1994, Pierwiastki śladowe w glebach wybranych obszarów Pomorza i Kujaw, Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 414, 63−70. Metale ciężkie w wybranych profilach glebach brunatnych ... 247 Grodzińska K., 1980, Zanieczyszczenie polskich parków narodowych metalami ciężkimi, Ochrona Przyrody, 43, 9−27. Gworek B., Degórski M., 2000, Borówka (Vaccinium myrtillus) oraz igły sosny (Pinus sylvestris) wskaźnikami zanieczyszczenia środowiska metalami ciężkimi w wybranych siedliskach borowych na obszarze Polski, Rocz. Glebozn., 51, 1/2, 79−86. Kabata−Pendias A., Pendias H., 1993, Biogeochemia pierwiastków śladowych, PWN, Warszawa, ss. 363. Kabata−Pendias A., Piotrowska M., Motowicka−Terelak T., Maliszewska−Kordybach B., Filipiak K., Krakowiak A., Pietruch Cz., 1995, Podstawy oceny chemicznego zanieczyszczenia gleb. Metale ciężkie, siarka i WWA, PIOŚ, Inst. Uprawy Nawoż. i Glebozn. w Puławach. Bibl. Monitoringu Środow., Warszawa, 5−29. Kwasowski W., Chojnacki J., Okołowicz M., Kozanecka T., 2000, Metale ciężkie w glebach powierzchni wzorcowych (GPW) w Puszczy Białej, Rocz. Glebozn., 51, 3/4, 85−95. Malczyk P., Kędzia W., Nowak M., 1996, Metale ciężkie w glebach miasta Bydgoszczy, Rocz. Glebozn., 47, 3/4, 195−202. Migaszewski M. Z., Gałuszka A., Świercz A., Kucharzyk J., 2001, Element concentrations in soils and plant bioindicators in selected habitats of The Holy Cross Mts, Poland, Water, Air, and Soil Pollution 129, Kluwer Academic Publishers. Printed in the Netherlands, 369−386. dr Anna Świercz Zakład Ochrony i Kształtowania Środowiska Instytut Geografii, Akademia Świętokrzyska Kielce