WPŁYW METALI CIĘśKICH ZANIECZYSZCZAJĄCYCH GLEBĘ NA

Proceedings of ECOpole
Vol. 2, No. 2
2008
Anna CHRZAN1 i Maria MARKO-WORŁOWSKA1
WPŁYW METALI CIĘśKICH ZANIECZYSZCZAJĄCYCH GLEBĘ
NA ZAGĘSZCZENIE I RÓśNORODNOŚĆ FAUNY GLEBOWEJ
INFLUENCE OF THE HEAVY METALS POLLUTING THE SOIL
ON THE DENSITY AND DIVERSITY OF THE SOIL FAUNA
Streszczenie: Do badań wybrano trzy stanowiska: trawnik nad Wisłą tuŜ przy ruchliwej ulicy, trawnik w parku
miejskim usytuowany w odległości ok. 300 m od ruchliwego traktu komunikacyjnego oraz trawnik w Lasku
Mogilskim oddalony o około 400 m od ulicy. Badania prowadzono w latach 2007-2008 w okresie wiosennym.
Określono zagęszczenie i róŜnorodność fauny glebowej, zawartość metali w glebie, jej wilgotność, temperaturę
i odczyn. Stwierdzono związek między zawartością Cd, Pb, Zn i Ni a zagęszczeniem i róŜnorodnością pedofauny.
Na stanowisku o największej zawartości wyŜej wymienionych metali zagęszczenie i róŜnorodność fauny glebowej
było najmniejsze, natomiast w glebie o najniŜszej koncentracji tych metali badane parametry osiągnęły najwyŜszą
wartość.
Słowa kluczowe: fauna glebowa, zagęszczenie, róŜnorodność, metale cięŜkie
Powszechnym źródłem skaŜenia środowiska są środki transportu i komunikacji. Silniki
spalinowe wydalają wiele szkodliwych substancji, m.in. takich jak metale cięŜkie, będące
składnikami spalin i pyłów [1, 2]. Spośród nich najwaŜniejsze są związki ołowiu
(toksyczny tetrachlorek ołowiu), a takŜe cynk, kadm, nikiel, które dostają się do środowiska
w wyniku spalania paliw, ścierania się opon i innych części pojazdów [3]. Ponadto wzdłuŜ
dróg źródłem zanieczyszczenia kadmem mogą być smary uŜywane w pojazdach
samochodowych. Obszarami najbardziej naraŜonymi na skaŜenia komunikacyjne są tereny
zurbanizowane, a takŜe tereny sąsiadujące z ruchliwymi szlakami komunikacyjnymi.
ZagroŜenie stwarzane przez spaliny silników jest większe, gdy ich toksyczne składniki są
wydalane do atmosfery na obszarach gęsto zaludnionych, gdzie zabudowa ogranicza
naturalną wymianę powietrza. W efekcie następuje gromadzenie się tych skaŜeń
w środowisku, a zwłaszcza w glebie. PoniewaŜ metale cięŜkie migrują w glebie bardzo
wolno, naleŜą do najtrwalszych jej zanieczyszczeń. Jest to szczególnie szkodliwe, gdyŜ
gleba stanowi waŜny element krąŜenia pierwiastków i jest podstawowym ogniwem
łańcucha troficznego, dochodzącego równieŜ do człowieka. Pobieranie metali cięŜkich
z gleby przez organizmy uwarunkowane jest wieloma czynnikami m.in. pH gleby, jej
wilgotnością, zawartością materii organicznej oraz obecnością innych metali, a takŜe
postaci, w jakiej występują w glebie. Bez względu na źródło pochodzenia metale cięŜkie
w nadmiernych ilościach stwarzają powaŜne zagroŜenie dla roślin, zwierząt i człowieka.
Dlatego teŜ istnieje potrzeba bieŜącej oceny ich zawartości m.in. w terenach naraŜonych na
wpływ zanieczyszczeń komunikacyjnych [4].
Celem badań było określenie wpływu metali cięŜkich - Cd, Pb, Zn i Ni na
zagęszczenie i róŜnorodność fauny glebowej.
1
Zakład Ekologii, Badań Łowieckich i Ekoturystyki, Instytut Biologii, Akademia Pedagogiczna, ul. Podbrzezie 3,
31-054 Kraków, tel. 012 662 67 02, email: [email protected], [email protected]
430
Anna Chrzan i Maria Marko-Worłowska
Materiał i metodyka
Badania prowadzono w latach 2007-2008 w okresie wiosennym na trzech
stanowiskach: stanowisko I - trawnik w Lasku Mogilskim oddalony ok. 400 m od ulicy,
stanowisko II - trawnik w parku miejskim usytuowany w odległości ok. 300 m od
ruchliwego traktu komunikacyjnego, stanowisko III - trawnik nad Wisłą przy moście
Piłsudskiego tuŜ przy ruchliwej ulicy.
Sposób pobierania próbek, ich ilość, metody wypłaszania pedofauny, sposób oceny
zawartości Cd, Pb, Zn i Ni zostały opisane w [5]. Określono zagęszczenie i róŜnorodność
fauny glebowej, zawartość metali w glebie, jej wilgotność, temperaturę i odczyn.
Wyniki
Badane gleby antropogenne charakteryzowały się lekko zasadowym odczynem
mieszczącym się w zakresie pH od 7,13 do 7,2. Powszechnie wiadomo, Ŝe kwaśny odczyn
gleby wyraźnie zwiększa przyswajalność metali cięŜkich przez organizmy glebowe. Ze
względu na duŜe pH odczyn nie był czynnikiem wpływającym na zwiększenie się
ruchliwości metali w badanych gruntach (tab. 1).
Tabela 1
Charakterystyka gleby na badanych stanowiskach w Krakowie (średnie z lat 2007-2008)
Wybrane parametry
Wilgotność [%]
pH gleby
Temperatura powietrza [°C]
Temperatura gleby [°C]
Stanowisko I
16,32
7,13
16,2
11,55
Stanowisko II
15,93
7,16
10,05
8,85
Stanowisko III
14,8
7,2
13,8
12,75
stanowisko I - Lasek Mogilski, stanowisko II - Park Bednarskiego, stanowisko III - Most Piłsudskiego
Nie odnotowano równieŜ większych róŜnic w wilgotności i temperaturze gleby
(tab. 1). Stwierdzono natomiast wyraźne zróŜnicowanie zawartości Cd, Pb, Zn oraz Ni.
Znaczne róŜnice dotyczyły równieŜ zagęszczenia i róŜnorodności mezofauny.
Według Kabaty-Pendias i in. [6], graniczna zawartość metali w glebach zawierających
zanieczyszczenia pochodzenia antropogennego wynosi 70 mg Pb, 150 mg Zn,
1 mg Cd · kg. Rozporządzenie Ministra Środowiska [7], dotyczące standardów jakości
gleby i jakości ziemi, dopuszcza 15 mg Cd, 600 mg Pb, 1000 mg Zn w wierzchnich
poziomach terenów przemysłowo-komunikacyjnych (grupa C).
Tabela 2
Zawartość metali cięŜkich [mg/kg] w glebach badanych stanowisk (średnia z lat 2007-2008)
Metal
Cd
Pb
Ni
Zn
Stanowisko I
1,77
46,788
10,71
10,39
Stanowisko II
2,489
64,48
15,857
17,08
Stanowisko III
6,97
153,13
20,8
39,37
Otrzymane wyniki badań w odniesieniu do kadmu charakteryzują się przekroczeniem
granicznych zawartości wskazanych przez Kabatę-Pendias [6]. Na stanowisku I
odnotowano niewielkie przekroczenie, na stanowisku II ponad 2-krotne i stanowisku III największe, bo blisko 7-krotne (tab. 2).
Wpływ metali cięŜkich zanieczyszczających glebę na zagęszczenie i róŜnorodność fauny glebowej
431
Największe ilości pozostałych badanych metali stwierdzono równieŜ na stanowisku III,
lecz tylko zawartość Pb (153,13 mg/kg) przekroczyła ponad 2-krotnie ww. graniczną
zawartość (tab. 2). Zawartość badanych metali na poszczególnych stanowiskach ściśle
korelowała z ilością i róŜnorodnością pedofauny. Na stanowisku o najwyŜszej koncentracji
Cd, Pb, Zn i Ni stwierdzono blisko 2-krotnie mniejsze zagęszczenie badanych zwierząt
glebowych oraz blisko 2-krotnie mniejsze ich zróŜnicowanie w porównaniu ze
stanowiskiem I, gdzie stwierdzono najniŜszą koncentrację metali (tab. 3).
Tabela 3
Zagęszczenie i róŜnorodność pedofauny na badanych stanowiskach (średnia z lat 2007-2008)
Wybrane parametry
Zagęszczenie mezofauny [liczba os./m2]
RóŜnorodność (liczba grup systematycznych)
Stanowisko I
2296
17
Stanowisko II
1437
10
Stanowisko III
1277
9
Wnioski
1.
2.
Tereny bezpośrednio sąsiadujące z ruchliwymi szlakami komunikacyjnymi, gęsto
zabudowane i z niewielką ilością drzew i krzewów charakteryzują się kilkakrotnie
większym skaŜeniem gleby metalami cięŜkimi niŜ tereny parku i lasku miejskiego
oddalonych o ok. 300÷400 m od ulicy.
Wysoka zawartość Cd, Pb, Zn oraz Ni wpływa na zmniejszenie zagęszczenia
i róŜnorodności pedofauny.
Literatura
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
Jasiewicz C. i Buczek J.: Zawartość metali cięŜkich w glebie i pszenicy naraŜonej na wpływ zanieczyszczeń
komunikacyjnych. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln., 2000, (472), 341-347.
Indeka L., Karczun Z.: Kumulacja wybranych metali cięŜkich w glebach przy ruchliwych trasach
komunikacyjnych. Ekol. i Techn., 1999, 6, 174-180.
Antonkiewicz J., Macuda J.: Zawartość metali cięŜkich i węglowodorów w gruntach przylegających do
wybranych stacji paliw w Krakowie. Acta Sci. Pol., Formatio Circumiectus, 2005, 4(2), 31-36.
Potarzycki J. i in.: Stan geochemiczny gleb i jakość płodów rolnych w strefie oddziaływania trasy
komunikacyjnej Poznań-Świecko. Rocz. AR. Pozn., CCCX, Melior. InŜ. Środ. 1999, 20, I, 77-85.
Chrzan A. i Marko-Worłowska M.: Influence of the abiotic factors on mesofauna of the soil in Ojcowski
National Park. Ecol. Chem. Eng., 2007, 14(1), 33-39.
Kabata-Pendias A. i in.: Podstawy oceny chemicznego zanieczyszczenia gleb - metale cięŜkie, siarka
i WWA. Państwowa Inspekcja Ochrony Środowiska. Bibl. Monit. Środow., Warszawa 1995, 41.
Rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 9 września 2002 r. w sprawie standardów jakości gleb oraz
standardów jakości ziemi. DzU 2002, Nr 165, poz. 1359.
INFLUENCE OF THE HEAVY METALS POLLUTING THE SOIL
ON THE DENSITY AND DIVERSITY OF THE SOIL FAUNA
Summary: Three, following areas were chosen for the research: the lawn near noisy street at the Vistula river, the
lawn in the park situated 300 m from the noisy road and the lawn in the Mogilski Grove. The researches were
contacted in 2007 and 2008 in the spring. The density and the diversity of the soil fauna as well as the content of
metals in the soil and the humidity, temperature and pH reaction in the soil were analyzed. The relation between
the content of Cd, Pb, Zn and Ni and the density and diversity of pedofauna was detected. In the area with the
highest content of the metals cited above the density and the diversity of pedofauna were the lowest, whereas in
the soil with the lowest concentration of these metals the parameters detected were the highest.
Keywords: soil mesofauna, abundance, diversity, heavy metals