Daniel Ochman*, Dorota Kawałko**, Jarosław Kaszubkiewicz

Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych
nr
48, 2011 r.
Daniel Ochman*, Dorota Kawałko**, Jarosław Kaszubkiewicz**,
Paweł Jezierski**
ZAWARTOŚĆ ROZPUSZCZALNYCH KATIONÓW I ANIONÓW
W WYCIĄGACH WODNYCH Z GLEB ZASALANYCH WODAMI
POFLOTACYJNYMI INFILTRUJĄCYMI ZE SKŁADOWISKA
„ŻELAZNY MOST”
CONTENT OF SOLUBLE CATIONS AND ANIONS IN THE WATER
EXTRACTS FROM THE SALINE SOILS SUPPLIED WITH FLOTATION
WATER INFILTRATING FROM TAILINGS IMPOUNDMENT
„ŻELAZNY MOST”
Słowa kluczowe: roztwór glebowy, gleby zasolone, składowisko osadów poflotacyjnych,
górnictwo miedzi.
Key words: soil solution, salinity soils, tailings impoundment, copper mining.
Highly-mineralized flotation water infiltrating from the tailings impoundment “Żelazny Most”
change significantly the composition and concentration of soil solution. In order to determine the content of the most common cations and anions which are not bound exchangeable with absorbing complex, water soil extracts in ratio water/soil 5:1 were prepared according to procedure proposed by Richards. The studies were conducted on 101 soil samples
collected from 23 soil profiles located in the area of the tailings impoundment. The results
showed that increased salinity caused by infiltration of flotation water modifies significantly the quantitative and qualitative composition of soil solutions. The determined correlation
coefficients and the dependence diagrams showed that SAR (sodium adsorption ratio) and
ESR (exchangeable sodium ratio) are significantly correlated both with the content of Na+
ions in soil solution and with the ocurrance of exchangable sodium in absorbing complex.
* Dr inż. Daniel Ochman – Wydział Administracji, Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im.
Witelona w Legnicy, ul. Sejmowa 5A, 59-220 Legnica; tel.: 76 723 22 02;
e-mail: [email protected] ** Dr inż. Dorota Kawałko, dr hab. inż. Jarosław Kaszubkiewicz, dr inż. Paweł Jezierski –
Instytut Nauk o Glebie i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu,
ul. Grunwaldzka 53, 50-357 Wrocław; tel.: 71 320 56 27; e-mail: [email protected]
266
Zawartość rozpuszczalnych kationów i anionów w wyciągach wodnych z gleb zasalanych...
The values of SAR and ESR are strongly connected with the content of chloride ions in the
soil solution. The increased values of SAR in some soil horizons indicate the higher risk of
soil salinity in the area of tailings impoundment.
1. WPROWADZENIE
Naturalnie niski poziom okruszcowania polskich rud miedzi powoduje, że w procesach wzbogacania około 94% masy wydobytej rudy oddziela się jako odpad [Szopka
2003]. Przyjęta metoda uzyskiwania kruszcu w procesie flotacji wymaga składowania na
mokro ogromnej masy materiału poflotacyjnego. Obecnie wszystkie odpady powstające
podczas wzbogacania kierowane są na składowisko odpadów poflotacyjnych „Żelazny
Most”. Jest to największy tego typu obiekt w Europie i jeden z największych na świecie
[Chodak i in. 1997].
Zbiornik znajduje się w północno-zachodniej części województwa dolnośląskiego, na
obszarze Niziny Środkowo-Polskiej, podprowincji Śląsko-Łużyckiej. Budowę składowiska
rozpoczęto w 1974 r., a jego eksploatacja i równoczesna rozbudowa trwa od 1977 r. [Czaban i in. 2004]. Powierzchnia całkowita zbiornika wynosi 1394 ha (1670 ha wraz z obwałowaniem), a objętość składowanych odpadów to ponad 500 mln m3. Objętość całkowita składowiska do rzędnej 180 m wynosi 700 mln m3 [www.kghm.pl].
Gromadzenie odpadów na składowiskach powoduje z jednej strony wyłączenie z użytkowania znacznych powierzchni terenu, z drugiej – przyczynia się do wielokierunkowych
ujemnych zmian w środowisku [Krajewski i in. 1998]. Głównymi czynnikami ograniczającymi możliwe sposoby zagospodarowania obszarów w otoczeniu składowiska odpadów poflotacyjnych „Żelazny Most” są zjawiska zasalania gleb, związane z przedostawaniem się na
przedpola słonych wód nadosadowych retencjonowanych w zbiorniku, oraz podwyższone
zawartości metali ciężkich w glebach [Ochman 2005].
Wprowadzenie soli do gleby niekorzystnie modyfikuje jej właściwości fizyczne i fizykochemiczne głównie poprzez wyraźne zmiany składu roztworu glebowego, wzrost wysycenia kompleksu sorpcyjnego kationami oraz zachwianie równowagi jonowej. Typowy dla
naszych warunków układ kationów zasadowych w glebie Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ zostaje zakłócony poprzez zwiększenie udziału sodu.
Aby określić wpływ zasolenia na gleby nie wystarcza określenie ogólnej zawartości soli,
wyrażonej w mg∙kg-1, głównie ze względu na różną pojemność wodną gleb w stanie pełnego nasycenia. Dlatego autorzy poruszający w swoich pracach problem zasolenia [Richards
1954] stosują do określenia jego poziomu pomiar przewodnictwa elektrycznego właściwego
w temperaturze 25°C (ECe) wyrażonego w μS∙cm-1 lub mS∙cm-1. Pomiaru ECe dokonuje się
w paście glebowej, zawiesinie lub przesączu glebowym [Chodak i in.1997].
Wskaźnik ten nie opisuje jednak składu jonowego znajdujących się w glebie soli,
a w szczególności udziału jonów Na+, mających największy wpływ na właściwości gruntów
267
Daniel Ochman i in.
słonych. Aby dokładniej scharakteryzować wpływ jonów sodowych na gleby oblicza się stopień adsorpcji sodu SAR (sodium adsorption ratio), wyrażający względną aktywność jonów
sodu w reakcjach wymiany przy oddziaływaniu wody na glebę, udział sodu wymiennego
ESR (exchangeable sodium ratio) oraz procentowy udział sodu wymiennego ESP (exchangeable sodium percentage) [Richards 1954]. Im wyższy jest stopień adsorpcji sodu (SAR),
tym łatwiejsze przechodzenie Na+ do kompleksu sorpcyjnego.
2. MATERIAŁY I METODY
Badania prowadzone nad hydrologicznym oddziaływaniem składowiska odpadów poflotacyjnych „Żelazny Most” na okoliczne gleby obejmowały trzy zasadnicze etapy, do których należały prace inwentaryzacyjne, polowe oraz analizy laboratoryjne.
Na wytypowanych obszarach zostały wykonane 23 odkrywki glebowe i dokładnie opisana morfologia profili ze szczególnym uwzględnieniem obecności śladów oglejenia, konkrecji
Na podstawie wyników
analiz oraz
kwasowości
hydrolitycznej
i sumy kationów
zasadowych
żelazisto-manganowych,
struktury
barwy gleby
suchej i wilgotnej.
Następnie
pobrano
z poszczególnych
poziomówkompleksu
101 prób sorpcyjnego
glebowych. Lokalizację
miejsc poboru
prób gleboobliczono stopień wysycenia
kationami zasadowymi
(V) oraz
wych
przedstawiono
na rysunku(T).
1.
całkowitą
pojemność sorpcyjną
Rys. 1.1.Lokalizacja
Lokalizacja obszarów
poboru
prób.prób
Rys.
obszarów
poboru
Fig. 1.1. Location
areas.
Fig.
Locationofofsampling
sampling
areas
3. WYNIKI I DYSKUSJA
268
3.1. Wymienne kationy zasadowe
Zawartość rozpuszczalnych kationów i anionów w wyciągach wodnych z gleb zasalanych...
W pobranych próbach oznaczono między innymi:
1) skład granulometryczny – metodą areometryczno-sitową Bouyoucosa w modyfikacji
Casagrande’a i Prószyńskiego;
2) odczyn gleby w H2O, 1M KCl oraz 0,01M CaCl2 – potencjometrycznie;
3) przewodnictwo elektryczne konduktometrem Slandi CM 204 w wyciągu wodnym o proporcji wody do gleby jak 5:1, przeliczając następnie przewodnictwo elektryczne właściwe na zawartość łatwo rozpuszczalnych soli na podstawie krzywej wzorcowej dla
chlorku potasu;
4) przewodnictwo elektryczne konduktometrem Slandi CM 204 w paście glebowej w stanie saturacji,
5) kwasowość hydrolityczną metodą Kappena;
6) zawartość kationów zasadowych (Ca2+, Mg2+, Na+, K+) metodą Pallmanna.
Na podstawie wyników analiz kwasowości hydrolitycznej i sumy kationów zasadowych
obliczono stopień wysycenia kompleksu sorpcyjnego kationami zasadowymi (V) oraz całkowitą pojemność sorpcyjną (T).
W celu oznaczenia zawartości najczęściej spotykanych kationów i anionów niezwiązanych wymiennie z kompleksem sorpcyjnym gleb przygotowano wyciągi wodne z gleb o stosunku wody do gleby jak 5:1, stosując metodykę zaproponowaną przez Richardsa [1954].
Następnie otrzymane zawiesiny przesączono i w otrzymanym przesączu zmierzono:
1) zawartość kationów Ca2+, Na+, K+ przy użyciu fotometru płomieniowego;
2) zawartość kationów Mg2+, Mn2+, Fe3+ z zastosowaniem atomowego spektrofotometru
absorpcyjnego;
3) zawartość anionów Cl-, SO42-, NO3- przy użyciu chromatografu jonowego HPLC;
4) HCO3-,CO32- metodą miareczkową 0,1-molowym H2SO4.
Wyniki pomiarów dla kationów wyrażono w cmol(+)∙dm-3 wyciągu, natomiast dla anionów w cmol(-)∙dm-3. Zmierzone zawartości jonów Na+ posłużyły następnie do obliczenia
stopnia adsorpcji sodu (SAR – sodium
adsorption
charakteryzującygo
względną
akstopnia
adsorpcji ratio)
sodu (SAR
– sodium adsorption
ratio) charakteryzującygo
wzg
tywność jonów sodu w reakcjach wymiany
oraz
udziału
wymiennego
– exchanaktywność
jonów
sodu sodu
w reakcjach
wymiany(ESR
oraz udziału
sodu wymiennego (E
geable sodium ratio):
exchangeable sodium ratio)
SAR =
Na 
Ca 2   Mg 2 
2
gdzie:
gdzie:
-3
glebowym,
mmol∙dm
,
Na+ – zawartość jonów sodu w roztworze
jonów
sodu w roztworze
glebowym, mmol·dm-3,
Na+ - zawartość
-3
glebowym,
,
Ca2+ – zawartość jonów wapnia w roztworze
jonówmmol∙dm
wapnia w roztworze
glebowym, mmol·dm-3,
Ca2+ - zawartość
-3
glebowym,
mmol∙dm
.
Mg2+ – zawartość jonów magnezu w roztworze
Mg2+ - zawartość
jonów magnezu
w roztworze
glebowym, mmol·dm-3.
ESR =
gdzie:
Na 
T  Na 
269
Na - zawartość jonów sodu w roztworze glebowym, mmol·dm ,
Ca2+ - zawartość jonów wapnia w roztworze glebowym, mmol·dm-3,
Mg2+Ochman
- zawartość
jonów magnezu w roztworze glebowym, mmol·dm-3.
Daniel
i in.
ESR =
Na 
T  Na 
gdzie:
gdzie:
-1
cmol(+)∙kg
,
Na+ – zawartość jonów sodu w kompleksie
Na+ - sorpcyjnym,
zawartość jonów
sodu w kompleksie
sorpcyjnym, cmol(+)·kg-1,
T = (CEC) – całkowita pojemność kompleksu sorpcyjnego, cmol(+)∙kg-1.
T = (CEC) – całkowita pojemność kompleksu sorpcyjnego, cmol(+)·kg-1.
WYNIKI I DYSKUSJA
3. WYNIKI I DYSKUSJA
Wśród badanych kationów największe stężenie wykazywały jony Ca2+. W 69 pozio-
mach jego wartość była największa i wahała się w przedziale od 0,0039 cmol(+)∙dm-3 w po2
Wśród
-3 badanych kationów największe stężenie wykazywały jony Ca
w poziomie IICggsa, osiągając średnią
ziomie IIBbr profilu nr 8 do 0,7843 cmol(+)∙dm
poziomach
jego wartość
była największa
się w przedziale od 0,0039
badanych
utworach.
Drugimi wahała
pod względem
wartość 0,1054 cmol(+)∙dm-3 we wszystkich
-3
+
IIBbr
profilu nr 8był
do jon
0,7843
w poziomie IICggsa, osi
. Jego zawartość
stężenia kationem, występującym w poziomie
roztworze
glebowym,
Nacmol(+)·dm
-3
cmol(+)·dm
we-3),
wszystkich
badanych
utworach. Drugim po
najwyższa
natomiast
była najniższa w poziomie AC profiluwartość
nr 19 0,1054
(0,0051
cmol(+)∙dm
-3
). Wysoka
zawartość
jonówglebowym,
sodowych
w poziomie Gsa poziomu nr 23 (0,7871stężenia
cmol(+)∙dm
kationem,
występującym
w roztworze
był jon Na+. Jego
świadczy o naruszeniu naturalnego układu
kationów
zasadowych
w roztworach
najniższa
w poziomie
AC profilu
nr 19 (0,0051 glebowych,
cmol(+)·dm-3), najwyższa na
-3
w których dla większości gleb klimatupoziomie
umiarkowanego
dominują
jonycmol(+)·dm
wapnia, następnie
Gsa poziomu
nr 23 (0,7871
). Wysoka zawartość jonó
magnezu i potasu. W 89 badanych próbach
zawartość
kationów
sodu
przekraczała
zawarświadczy o naruszeniu naturalnego układu kationów zasadowych w roztwora
tość kationów potasu, w 66 probach – kationów magnezu, a w 27 próbach jego stężenie
których dla większości gleb klimatu umiarkowanego dominują jony wapnia,
magnezu i potasu. W 89 badanych próbach zawartość kationów sodu przekra
Tabela. Współczynniki korelacji pomiędzy zawartością kationów i anionów w wyciągach wodkationów potasu, w 66 probach – kationów magnezu, a w 27 próbach jego stę
nych a wybranymi właściwościami fizycznymi i fizykochemicznymi badanych gleb
przewyższało nawet stężenie kationów Ca2+. Pozwala to wnioskować, że pod
Table. The correlation coefficients between the content of cations and anions in water extracts
zasolenie spowodowane
się wysokozmineralizowanych wód n
and selected physical and physico-chemical
propertiesprzesączaniem
of studied soils
ZasoleZmien- pH,
nie 1:5,
ne
1M KCl
mg∙kg-1
SAR
Udział Udział Udział
Ca2+ w Mg2+ w K+ w
KS, % KS, % KS, %
Udział
T
S
Na+ w
cmol(+)∙kg-1 cmol(+)∙kg-1
KS, %
V %
0,191
Ca2+
0,304
0,902
0,601
Mg
0,229
0,745
0,376
K+
0,272
0,651
0,428
Na+
0,145
0,946
0,951
Mn2+
-0,061
2+
0,124
-0,051
0,566
0,443
0,443
0,354
0,110
0,382
0,006
0,329
0,385
0,385
0,283
0,151
0,122
0,444
0,370
0,296
0,303
0,294
0,059
0,008
-0,129
0,909
0,271
0,270
0,284
0,493
0,168 -0,099
-0,111
0,105
0,251
0,037
0,061
-0,051
Fe3+
-0,372
-0,277
-0,173 -0,270
-0,233
-0,135
-0,193
-0,224
-0,195
-0,370
HCO2-
0,344
0,135
0,008
0,325
0,011
0,049
-0,081
0,370
0,370
0,293
0,238
Cl
0,126
0,922
0,885
0,033
-0,070
-0,116
0,904
0,199
0,194
SO42-
0,098
0,813
0,528
0,022
0,269
-0,063
0,511
0,284
0,286
0,215
NO3-
0,034
-0,029
-0,084 -0,022
0,191
0,079
-0,095
-0,026
-0,022
-0,011
∑ katio0,246
nów
0,979
0,777
0,133
0,123
-0,070
0,734
0,394
0,393
0,341
∑ anio0,189
nów
0,983
0,779
0,090
0,117
-0,088
0,763
0,336
0,334
0,305
-
270
Zawartość rozpuszczalnych kationów i anionów w wyciągach wodnych z gleb zasalanych...
przewyższało nawet stężenie kationów Ca2+. Pozwala to wnioskować, że podwyższone zasolenie spowodowane przesączaniem się wysokozmineralizowanych wód nadosadowych
w znaczący sposób modyfikuje skład ilościowy i jakościowy roztworów glebowych. Wyliczone współczynniki korelacji (tab. 1) potwierdzają tę zależność, przy czym wysokie zasolenie
najwyraźniej wpływa na zwiększenie zawartości jonów Na+ w roztworze glebowym (współczynnik korelacji 0,946).
Pozostałe kationy takie, jak: Mg2+, K+, Fe3+ i Mn2+ występują w roztworze glebowym
w mniejszych ilościach.
Badanie zawartości anionów w roztworach wykazało znikome stężenia jonów CO32-
i NO3-. Wyciągi wodne zawierały najwięcej jonów HCO3-, Cl- i SO42-. Zawartość anionów
HCO3- wahała się w granicach od 0,0400 cmol(-)∙dm-3 w poziomie Bbr profilu nr 7 do
0,7598 cmol(-)∙dm-3 w poziomie Adsa profilu nr 2, osiągając średnią zawartość – 0,1265
cmol(-)∙dm-3. Najwyższym stężeniem jonów chlorkowych odznaczał się zasolony poziom
IIIGsa profilu nr 15 (1,3093 cmol(-)∙dm-3), najniższym natomiast – poziom Ees profilu nr
18 (0,0025 cmol(-)∙dm-3). Średnia zawartość jonów Cl- we wszystkich badanych utworach
wyniosła 0,1017 cmol(-)∙dm-3. Zawartość jonów siarczanowych przyjmowała wartości od
0,0016 cmol(-)∙dm-3 (poziom Bbr profilu nr 17) do 1,9392 cmol(-)∙dm-3 (poziom IICggsa profilu nr 6). Dla wszystkich badanych prób średnie stężenie anionów SO42- w wyciągach wy-
nosiło 0,1068 cmol(-)∙dm-3. Badania wykazały, że zawartość jonów chlorkowych i siarczanowych uzależniona była od stopnia zasolenia opisywanych poziomów glebowych. Świadczą
o tym bardzo wysokie współczynniki korelacji pomiędzy tymi cechami (tab.). Podwyższone
ładunki chlorków i siarczanów pochodzą, więc od słonych wód przesączających się ze składowiska odpadów poflotacyjnych.
W następnej kolejności zbadano zależności pomiędzy zawartością poszczególnych kationów zasadowych w wyciągach wodnych oraz ich udziałem w KS badanych gleb. Prze-
prowadzona analiza wyników wykazała istotny, liniowy związek (współczynnik korelacji
na poziomie 0,909) pomiędzy zawartością jonów Na+ w roztworze i jego udziałem w KS
(tab. 1, rys. 2). Nie wykazano natomiast związku pomiędzy zawartością Ca2+ w wyciągu
i kompleksie sorpcyjnym (tab. 1, rys. 3). Wynika stąd, że stopień wysycenia KS jonami sodowymi gwałtownie wzrasta w wyniku wzbogacenia roztworu glebowego w ten kation. Brak
zależności pomiędzy zawartością Ca2+ w roztworze i KS można tłumaczyć z kolei tym, że
w warunkach podwyższonego stężenia roztworu glebowego ruchliwość kationu wapnia jest
ograniczona i dodatkowo jest on wypierany z KS przez konkurencyjne w tych warunkach
jony Na+ znajdujące się w roztworze glebowym.
Korzystając z wyników badań właściwości sorpcyjnych gleb oraz zawartości rozpuszczalnych kationów i anionów w wyciągach wodnych, obliczono stopień adsorpcji sodu
(SAR) oraz udział sodu wymiennego (ESR) w badanych utworach glebowych.
W badanych próbach wartość wskaźnika SAR wahała się w szerokich granicach – od
0,1380 w poziomie IIG profilu nr 16 do 4,9864 w zasolonym poziomie Gsa profilu nr 26,
271
0,777 0,133
∑ kationów 0,246 0,979
0,779 0,090
∑ anionów 0,189 0,983
Daniel Ochman i in.
0,123
0,117
-0,070
-0,088
łczynniki korelacji pomiędzy zawartością kationów i anionów w wyciągach wodnych a
0,80
d physico-chemical properties of studied soils
0,60
Udział Udział
Zasolenie
SAR Ca2+ w Mg2+ w
1:5,
mg·kg-1
KS, % KS, %
0,902
0,745
0,651
0,946
0,493
-0,277
0,135
0,922
0,813
-0,029
0,979
0,983
Udział
0,50 Udział S
K+ w Na+ w
cmol(+)·kg-1
KS,0,40
% KS, %
T cmol(+)·kg1
0,
0,
0,80
V %
0,70
0,60
0,50
0,40
0,30
0,30 0,566
0,601 0,191
0,124
-0,051
0,443
0,443
0,354
0,376 0,110
0,382
0,006
0,385
0,385
0,283
0,20
y = 0,0016x - 0,0011
0,20 0,329
R2 = 0,0366
0,428 0,151
0,122
0,444 0,370 0,296
0,303
0,294
0,10
0,10
0,951 0,059
0,008
-0,129 0,909 0,271
0,270
0,284
0,00
0,168 -0,099 -0,111
0,105
0,251
0,037
0,061
-0,051
0,00
0 10 20 30 40 50 6
-0,173 -0,270 -0,233
-0,135 0-0,193 -0,224
-0,195
-0,370
10
20
30
+
w KS]
Na [% udz iał0,370
Ca 2+ [% udz iał
0,008 0,325
0,011
0,049 -0,081 0,370
0,293
0,885 0,033
-0,070 Rys.
-0,116
0,904 pomiędzy
0,199
0,194 jonów sodu
0,238 Rys. 3. Zależność pomiędzy z
2. Zależność
Rys. 2. Zależność pomiędzy
zawartością jonówzawartością
sodu w wyciągu
glebowym
a procentowym
0,528 0,022
0,269 w-0,063
0,511
0,284
0,286
0,215
wyciągu
glebowym
wapnia w wyciągu glebowym
udziałem sodu
w
KS badanych
gleba procentowym udziałem sodu
-0,084 -0,022 0,191
0,079 -0,095 -0,026
-0,022
-0,011
w KS
badanych
Fig. 2. The dependence
between
the gleb
content of sodium ions in soil extract andudziałem
the percentage
wapnia of
w KS badanych g
0,777 0,133
0,123
-0,070 0,734 0,394
0,393
0,341
sodium in absorbing
complex
of
studied
soils
2. The
dependence
the content0,305
of
Fig. 3. The dependence betwee
0,779 0,090
0,117 Fig.
-0,088
0,763
0,336 between
0,334
sodium ions in soil extract and the percentage of
calcium ions in soil extract and
calcium in absorbing complex of st
0,80
-3
]
sodium in absorbing complex of studied soils
Ca 2+ w wyciągu wodnym[cmol(+)·dm
0286x - 0,0612
R2 = 0,8271
10
20
Na + [% udz iał w KS]
30
0,70
0,60
0,50
0,40
0,30
0,20
y = 0,0016x - 0,0011
R2 = 0,0366
0,10
0,00
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Ca 2+ [% udz iał w KS]
pomiędzy zawartością jonów sodu
Rys. 3. Zależność pomiędzy zawartością jonów
ym a procentowym udziałem sodu
wapnia w wyciągu glebowym a procentowym
b
0,394
0,336
-3
]
Na + w wyciągu wodnym [cmol(+)·dm
y = 0,0286x - 0,0612
orrelation coefficients between the content0,70
of cations and2 anions in water extracts and
R = 0,8271
Ca 2+ w wyciągu wodnym[cmol(+)·dm
-1
]
wościami fizycznymi i fizykochemicznymi badanych gleb
0,734
0,763
Rys. 3. Zależność pomiędzy zawartością jonów wapnia w wyciągu glebowym a procentowym
udziałem wapnia w KS badanych gleb
udziałem
wapnia
w KS badanych
gleb
Fig. 3. The dependence
between
the content
of calcium
ions in soil extract and the percentage
ndence between the content
of in absorbing
Fig. 3. The
dependence
the content of
of calcium
complex
of studiedbetween
soils
il extract and the percentage of
calcium ions in soil extract and the percentage of
g complex of studied
272 soils
calcium in absorbing complex of studied soils
Zawartość rozpuszczalnych kationów i anionów w wyciągach wodnych z gleb zasalanych...
osiągając średnią dla wszystkich badanych utworów glebowych na poziomie 0,7465. Dość
wysokie (powyżej 2) wartości wskaźnika SAR w większości poziomów profili nr 13, 14, 15
oraz 23 wskazują, że na obszarach tych istnieje ryzyko zasolenia gleb. Potwierdzają to
badania zawartości łatwo rozpuszczalnych soli. W wymienionych poziomach odnotowano
bowiem najwyższe wartości przewodnictwa elektrycznego. Najwyższą wartość ESR odnotowano w poziomie Gsa profilu nr 23 (0,3751), najniższą – w poziomie IIIG profilu nr 4
(0,0129). Średni udział sodu wymiennego wynosił 0,0552.
Tabela 2.Współczynniki korelacji pomiędzy stopniem adsorpcji sodu (SAR) oraz udziałem sodu
wymiennego (ESR) a wybranymi właściwościami fizykochemicznymi badanych gleb
Table 2. The correlation coefficients between the sodium adsorption ratio (SAR) and exchangeable sodium ratio (ESR) and selected physico-chemical properties of studied soils
Zmien- pH w 1M
ne
KCl
Udział
Udział
Zasol. Przewod. Udział
1:5, w paście, Ca2+ w KS, K+ w KS, Na+ w KS, Na+
-1
-1
%
%
%
mg∙kg µS·cm
Cl-
∑ kationów
∑ anionów
SAR
-0,526
0,736
0,798
-0,637
-0,108
0,939
0,948 0,850
0,636
0,643
ESR
-0,548
0,783
0,846
-0,685
-0,043
0,997
0,941 0,910
0,657
0,686
Wyliczone współczynniki korelacji przedstawione w tabeli 2 wykazały, iż wartość wskaźników SAR i ESR jest istotnie skorelowana zarówno z ilością jonów Na+ w roztworze glebowym, jak i z udziałem sodu wymiennego w kompleksie sorpcyjnym. Przeprowadzone anali-
te zależności osobno dla wszystkich analizowanych prób (rys. 4), oraz prób zasolonych (rys.
zy wykazały również, że zwiększenie stopnia wysycenia kompleksu sorpcyjnego wapniem
5). Z przebiegu linii regresji oraz wyliczonych współczynników determinacji wynika, że
i podwyższenie pH wpływają na obniżenie stopnia adsorpcji sodu i zmniejszenie udziału
zależności pomiędzy SAR i ESR są najbardziej istotne dla prób zasolonych.
Zależność pomiędzy współczynnikiem SAR i
ESR
0,4
0,4
0,35
0,35
y = 0,0612x + 0,0095
R2 = 0,8028
0,3
y = 0,0687x - 0,0057
R2 = 0,8766
0,3
0,25
ESR
0,25
ESR
Zależność pomiędzy współczynnikiem S AR i
ES R (gleby zasolone)
0,2
0,2
0,15
0,15
0,1
0,1
0,05
0,05
0
0
0
1
2
3
4
5
SAR
0
1
2
3
4
5
SAR
Rys. 4. Zależność pomiędzy stopniem adsorpcji sodu
Rys. 5. Zależność pomiędzy stopniem adsorpcji sodu
(SAR) a udziałem sodu wymiennego (ESR) we
(SAR) a udziałem sodu wymiennego (ESR) w
Rys. 4.Zależność pomiędzy stopniem adsorpcji sodu (SAR) a udziałem sodu wymiennego
(ESR) we wszystkich wszystkich
badanych
poziomach
badanych
poziomachglebowych
glebowych
poziomach glebowych o podwyższonym zasoleniu
Fig. 4. The dependence between
adsorption
ratiosodium
(SAR)Fig.
and5. exchangeable
Fig. 4.the
Thesodium
dependence
between the
The dependence sodium
between the
ratio (ESR) in all soil
adsorption ratio
(SAR) and exchangeable sodium
horizons
studied
ratio (ESR) in all soil horizons studied
4. WNIOSKI
sodium
adsorption ratio (SAR) and exchangeable sodium
ratio (ESR) in soil horizons with the higher salinity
273
1. Wysokozmineralizowane wody poflotacyjne infiltrujące ze składowiska „Żelazny Most” w
Daniel Ochman i in.
sodu wymiennego. Wykazano również, że wartość współczynników SAR i ESR jest silnie
związana z zawartością jonów chlorkowych w roztworze glebowym. Potwierdza to fakt, iż
większość kationów sodu w badanych glebach pochodzi od NaCl.
Badania Richardsa [1954] wykazały istotną zależność liniową pomiędzy stopniem ad-
sorpcji sodu (SAR) i udziałem sodu wymiennego (ESR). Na rysunkach 4 i 5 przedstawiono
zależności osobno
dla wszystkich
analizowanych
prób (rys.
4), oraz prób zasolonych
te zależności
osobno
dla wszystkich
analizowanych
prób (rys.(rys.
4) oraz prób zasolonych (rys.
. Z przebiegu linii
oraz wyliczonych
współczynników
determinacji
wynika, że determinacji wynika, że za5).regresji
Z przebiegu
linii regresji
oraz wyliczonych
współczynników
leżności pomiędzy
SAR i ESR
są najbardziej
istotnesądlanajbardziej
prób zasolonych.
leżności
pomiędzy
SAR i ESR
istotne dla prób zasolonych.
Zależność pomiędzy współczynnikiem SAR i
ESR
0,4
0,4
0,35
0,35
y = 0,0612x + 0,0095
R2 = 0,8028
0,3
Zależność pomiędzy współczynnikiem S AR i
ES R (gleby zasolone)
y = 0,0687x - 0,0057
R2 = 0,8766
0,3
0,25
ESR
0,25
0,2
0,2
0,15
0,15
0,1
0,1
0,05
0,05
0
0
0
1
2
3
4
5
SAR
0
1
2
3
4
5
SAR
ys. 4. Zależność pomiędzy stopniem adsorpcji sodu
Rys. 5. Zależność pomiędzy stopniem adsorpcji sodu
Rys. 5.Zależność pomiędzy
stopniem adsorpcji sodu (SAR) a udziałem sodu wymiennego
AR) a udziałem sodu wymiennego (ESR) we
(SAR) a udziałem sodu wymiennego (ESR) w
szystkich badanych poziomach glebowych
poziomach glebowych o podwyższonym zasoleniu
(ESR) w poziomach glebowych o podwyższonym zasoleniu
Fig. 5. The dependence between the sodium adsorption ratio (SAR) and exchangeable sodium
g. 4. The dependence between the sodium
Fig. 5. The dependence between the sodium
dsorption ratio (SAR) and exchangeable sodium
adsorption ratio (SAR) and exchangeable sodium
ratio (ESR) in soil horizons with the higher salinity
tio (ESR) in all soil horizons studied
WNIOSKI
ratio (ESR) in soil horizons with the higher salinity
4. WNIOSKI
1. Wysokozmineralizowane wody poflotacyjne infiltrujące ze składowiska „Żelazny Most”
w znacznym
stopniu zmieniają
i stężenie„Żelazny
roztworu
glebowego.
Zmienia się także
Wysokozmineralizowane
wody poflotacyjne
infiltrująceskład
ze składowiska
Most”
w
skład ilościowy
i jakościowy
luźnoZmienia
związanych
z fazą
znacznym stopniu zmieniają
skład i stężenie
roztworujonów
glebowego.
się także
skład stałą gleby (ekstrahowa-
nych wodą).
ilościowy i jakościowy jonów luźno związanych z fazą stałą gleby (ekstrahowanych
2. Wysoka zawartość jonów sodowych w wyciągach wodnych z gleb świadczy o naruwodą).
szeniu naturalnego układu kationów zasadowych w roztworach glebowych, w których
Wysoka zawartość jonów sodowych w wyciągach wodnych z gleb świadczy o naruszeniu
dla większości gleb klimatu umiarkowanego dominują jony wapnia, następnie magnenaturalnego układu kationów zasadowych w roztworach glebowych, w których dla
zu i potasu.
większości gleb3.
klimatu
umiarkowanego
dominują
jony wapnia,
następnie zależności
magnezu i wykazały, iż wartość wskaźWyliczone
współczynniki
korelacji
oraz wykresy
potasu.
ników SAR i ESR jest istotnie skorelowana zarówno z ilością jonów Na+ w roztworze
Wyliczone współczynniki
korelacji
wykresy zależności
wykazały, iżw kompleksie
wartość
glebowym,
jakoraz
i z udziałem
sodu wymiennego
sorpcyjnym.
wskaźników SAR i ESR jest istotnie skorelowana zarówno z ilością jonów Na+ w
roztworze glebowym,
274 jak i z udziałem sodu wymiennego w kompleksie sorpcyjnym.
Zawartość rozpuszczalnych kationów i anionów w wyciągach wodnych z gleb zasalanych...
4. Wartości współczynników SAR i ESR jest silnie związana z zawartością jonów chlorkowych w roztworze glebowym.
5. Podwyższone wartości stopnia adsorpcji sodu (SAR) w niektórych poziomach glebowych wskazują, że w rejonie składowiska istnieje wzmożone ryzyko zasolenia gleb.
PIŚMIENNICTWO
CHODAK T., SZERSZEŃ L. 1997. Ocena stanu środowiska glebowego Dolnego Śląska.
Geochemiczne, hydrochemiczne i biochemiczne zmiany środowiska przyrodniczego na
obszarach objętych antropopresją. Materiały IV Konferencji Naukowej. AGH Kraków:
13–21.
CZABAN S. i in. 2004. Ocena oddziaływania składowiska Żelazny Most na środowisko
w 2003 roku. Przedsiębiorstwo Doradztwa i Wdrożeń „Arcanum” Sp. z o.o.
KRAJEWSKI J., BASIŃSKA M., HORODECKI W. 1998. Problemy rekultywacji składowisk
odpadów z flotacji rud miedzi. Rekultywacja i ochrona środowiska w rejonach górniczo-przemysłowych Cz. I Towarzystwo Przyjaciół Nauk w Legnicy. Legnica: 130–141.
OCHMAN D. 2005. Zmiany właściwości fizycznych i fizykochemicznych gleb zachodzące
pod wpływem wysokozmineralizowanych wód przesączających się ze składowiska odpadów poflotacyjnych Żelazny Most. Maszynopis. AR Wrocław.
RICHARDS L.A. (red.). 1954. Saline and alkali soils – diagnosis and improvement. US Salinity Laboratory. USDA Agric. Handbook 60.
SZOPKA K. 2003. Zawartość i rozpuszczalność wybranych metali ciężkich w osadach poflotacyjnych górnictwa miedzi. Obieg pierwiastków w przyrodzie. Monografia. Tom II. Instytut Ochrony Środowiska. Warszawa: 238–241.
www.kghm.pl
275