A K UM ULA CJA Zn, Pb, Cu i Cd W GLEBACH ANTROPO G ENICZNYCH W A R SZ A W Y. ACCUMULATION OF Zn, Pb, Cu AND Cd IN ANTHROPOGENIC SOILS OF W ARSAW

Transkrypt

1 R O C Z N IK I G L E B O Z N A W C Z E TO M LIV N R 4 W A R S Z A W A 2003: KRYSTYNA CZARNOWSKA* TERESA KOZANECKA A K UM ULA CJA Zn, Pb, Cu i Cd W GLEBACH ANTROPO G ENICZNYCH W A R SZ A W Y ACCUMULATION OF Zn, Pb, Cu AND Cd IN ANTHROPOGENIC SOILS OF W ARSAW Katedra Nauk o Środowisku Glebowym, Zakład Gleboznawstwa SGGW w W arszawie A bstract: The present paper refers to the study on Zn, Pb, Cu and Cd concentration in soils situated along com m unication routes of the W arsaw agglomeration. Considering twenty years period covered by the present study the level of contam ination of studied soils with lead has doubled, while the concentration of zinc, copper and cadmium in soils has been stable. Słowa kluczow e: gleba, cynk, miedź, ołów, kadm, zanieczyszczenia. Key w ords: soil, zinc, copper, lead, cadmium, pollution. WSTĘP W literaturze przedmiotu poświęca się wiele uwagi oddziaływaniu zanieczyszczeń kom unikacyjnych w miastach na antropogenizację środowiska przyrodniczego. W ieloletnie badania prowadzone na terenie Warszawy wskazały na zależność między stopniem zanieczyszczeń komunikacyjnych powietrza gazami i pyłami a zmianami właściwości fizykochem icznych gleb zieleńców i akum ulację niektórych metali śladowych w glebach [Czarnowska 1980; Czarnowska, Konecka-Betley 1977; D obrzański i in. 1975; Konecka-Betley i in. 1984; Łakomieć 1984; Pitchel i in. 1997]. Celem pracy było zbadanie, po 20 latach, zawartości Zn, Pb, Cu i Cd w wierzchniej warstwie gleb antropogenicznych zieleńców W arszawy położonych wzdłuż centralnych ulic miasta. MATERIAŁ I METODY Badaniami objęto trzy parki położone przy głównych ulicach stolicy. Stanowiska przekrojowe w parkach rozmieszczono następująco: Park Praski: przy ulicy, 25, 50, 200 m od Al. Solidarności; Ogród Saski: 5, 50, 200 m od ul. M arszałkowskiej; Park Cmentarz M auzoleum Żołnierzy Radzieckich: przy ulicy, 25, 50, 120 i 200 m od Al.

2 78 К. C zarnow ska, T, K ozanecka RYSU NEK 1. R ozm ieszczenie powierzchni badawczych: - FIGURE 1. Location of study areas: 1 - Al. Solidarności/ Park Praski, 2 - ul. M arszałkow ska/ Ogród Saski, 3 - Al. Żwirki i W igury/park, 4 - Las M łociński, 5 - Las Bielański, 6 - Al. Krasińskiego/Park Żeromskiego, 7 - ul. A ndersa/ Park Krasińskich, 8 - Krakowskie Przedm ieście/ Park, 9 - PI. Trzech Krzyży/Park, 10 - Al. U jazdow skie/park, 11 - ul. Puław ska/ K rólikarnia Park, 12 - ul. Nowoursynowska, 13 - Las Kabacki Żwirki i Wigury [Konecka-Betley i in. 1984]. Uwzględniono również powierzchnie położone wzdłuż trasy komunikacyjnej przecinającej miasto z północy na południe od Młocin do Kabat [Czarnowska i in. 1983]. Z każdej powierzchni w tym transekcie pobierano próbki gleby z dwóch miejsc: jedną z trawnika, około 2 m od brzegu jezdni, d ru g ą -z miejsca oddalonego 100 m od jezdni (rys. 1). Analizowana próbka glebowa była średnią z 4 próbek pobranych z każdej powierzchni, z warstwy 0-10 cm. Próbki gleby po wysuszeniu i przesianiu przez sito perlonowe o średnicy 1 mm, utarciu w młynie agatowym i zmineralizowaniu na sucho materii organicznej w temp C, trawiono na gorąco 20% HC1 w roztwarzaczu mikrofalowym Ethos PLUS M ilestone. W uzyskanych roztworach oznaczono zawartość Zn, Pb, Cu i Cd techniką atomowej spektrofotom etrii absorpcyjnej (ASA) w aparacie Perkin-Elm er W skaźniki nagromadzenia metali śladowych obliczono jako stosunek średniej zawartości danego pierwiastka w glebie zanieczyszczonej do tła geochemicznego, które wynosi [w mg/kg]: Zn -3 0,0, Pb -9,8, Cu -7,1 i C d -0,1 8 [Czarnowska 1996].

3 A kum ulacja Zn, Pb, Cu i Cd w glebach antropogenicznych. 79 WYNIKI I DYSKUSJA Zawartość Zn, Pb, Cu i Cd w poziomie wierzchnim (A) była znacznie zróżnicowana, co wynika z usytuowania badanych powierzchni (tab. 1 i 2). Gleby zieleńców i parków z terenów zurbanizowanych, położone w sąsiedztwie ulic o dużym natężeniu ruchu zostały w znacznym stopniu zanieczyszczone omawianymi metalami śladowymi. Obszary Lasu M łocińskiego (tab. 2, poz. 13) położone na północnych peryferiach miasta, zostały w niewielkim stopniu zanieczyszczone cynkiem, ołowiem i kadmem. Gleby Lasu Kabackiego, usytuowanego na południu W arszawy zawierały naturalne ilości cynku, ołowiu i miedzi (tab. 2, poz. 28). Z badań Skorupskiego [1984] wynika, że istnieje wyraźny spadek wszystkich zanieczyszczeń powietrza na terenach zieleni w funkcji odległości od arterii kom unikacyjnych. W dużych skupiskach zieleni na terenie W arszawy spadek stężenia zanieczyszczeń pyłowych i gazowych wynosił w odległości m od krawędzi jezdni 80-90% ich pierwotnej ilości. W mniejszym skupisku zieleni, np. Ogród Saski, spadek zawartości zanieczyszczeń wraz z odległością nie przekraczał 20-30% wartości zanieczyszczeń przy brzegu jezdni. Przedstawione wyniki zawartości metali śladowych w glebach trzech kompleksów zieleni nie potwierdzają w pełni powyższej zależności (tab. 1). W ynika to bowiem z wieloletniego oddziaływania zanieczyszczeń kom unikacyjnych na gleby, a tym samym na akum ulację metali śladowych. Zawartość miedzi w Parku Praskim w odległości 200 m od Al. Solidarności układała się na zbliżonym poziomie jak w glebach przy ulicy (tab. 1, poz. 1, 4). Natomiast w glebach z Parku przy Al. Żwirki i Wigury, zawartość miedzi w tej odległości zmalała około trzykrotnie, zaś ołowiu - około dziesięciokrotnie w stosunku do ilości w glebach położonych przy ulicy (tab. 1, poz. 8 i 12). Należy nadmienić, że park ten jest oddzielony od arterii komunikacyjnej, wysokim i gęstym żywopłotem. W Ogrodzie Saskim, w odległości 150 m od ul. TA B ELA 1. Zawartość Zn, Pb, Cu i Cd w glebach parków W arszawy w układach transektow ych TA B LE 1. Content of Zn, Pb, Cu and Cd in the soils of W arsaw (street - park) Nr Lokalizacja - Locality Zn Pb Cu Cd O dległość od ulicy - Distance from street [mg/kg s.m.] 1 Al. Solidarności/Park Praski - przy ulicy - near street ,3 2, m ,5 2, m ,3 1, m ,4 0,98 ul. M arszałkow ska/ogród Saski 5-5 m ,8 2, m ,0 1, m ,9 0,86 8 Al. Żwirki i W igury /Park - przy jezdni - near street ,4 2, m ,5 1, m ,9 0, m ,2 0, m ,2 0,70

4 80 К. C zarnow ska, T, K ozanecka M arszałkowskiej, zawartość miedzi zmniejszyła się około 5-krotnie, ołowiu - około 4-krotnie, cynku - 3,5-krotnie, kadmu 2,7-krotnie w porównaniu z powierzchnią położoną 5 m od jezdni (tab. 1, poz. 5 i 7). Zawartość badanych metali w glebach położonych wzdłuż arterii komunikacyjnej północ-południe zmniejsza się wraz z odległością od ulicy (tab. 2). Zawartość ołowiu w glebach z odległości 100 m od ulicy zmniejszyła się od 2,9- do 8,2-krotnie, kadmu - od 1,5- do 4,9 -krotnie, miedzi od 1,4- do 3,5-krotnie i cynku - od 1,5- do 2,6 -krotnie w porównaniu z glebami położonymi przy ulicy. Zawartość Zn, Pb, Cu i Cd w warstwie powierzchniowej gleb z poszczególnych powierzchni odznaczała się dużymi wahaniami (tab. 1 i 2). Postanowiono więc prześledzić stopień zanieczyszczenia gleb cynkiem, ołowiem, miedzią i kadmem na podstaw ie ich średniej zawartości. Obliczono wskaźnik nagrom adzenia poszczególnych metali śladowych. W skaźnik ten w glebach z sąsiedztwa ulic układał się następująco : Pb (21,8 ) > Zn = Cd ( 11,3) > Cu (8,5), zaś w glebach z dalszej odległości: Pb = Zn (4,6) > Cd (4,1 ) > Cu (3,1 ). Uzyskane obecnie wyniki porównano z danymi z roku 1980 [Czarnowska 1980]. W okresie dwudziestolecia zanieczyszczenie ołowiem gleb zieleńców przyulicznych TA BELA 2. Zawartość Zn, Pb, Cu i Cd w glebach wzdłuż arterii komunikacyjnej północ-południe TABLE 2. Content of Zn, Pb, Cu and Cd in soils along traffic arteries of W arsaw (North-South) Nr Lokalizacja - Locality Zn Pb Cu Cd Odległość od ulicy - Distance from street [mg/kg s.m.l 13 Las M łociński - Forest ,0 0,74 14 Las Bielański - Forest ,8 0,56 Al. Krasińskiego/Park Żerom skiego 15 - przy ulicy - near street ,1 2, m ,4 0,50 ul. Andersa/Park Krasińskich 17 - przy ulicy - near street ,9 2, m ,9 0,92 Krako w s к i e Przed mieści e/park 19 - przy ulicy - near street ,4 2, m ,2 1,36 PI. Trzech Krzyży/Park 21 - przy ulicy - near street ,4 1, m ,3 1,14 Al. Ujazdow skie/park 23 - przy ulicy - near street ,1 1, m ,5 0,54 ul. Puław ska/królikarnia Park 25 - przy ulicy - near street ,6 1, m ,7 0,66 Nowoursynowska 27 - przy ulicy - near street ,0 0,84 28 Las Kabacki - Forest ,9 0,44 Tło - Background 30 9,8 7,1 0,18

5 A kum ulacja Zn, Pb, Cu i Cd w glebach antropogenicznych W arszawy wzrosło ponad dwukrotnie, natomiast zanieczyszczenie tych gleb cynkiem, miedzią i kadmem pozostało na podobnym poziomie. Zbliżone wyniki uzyskano w pracy, dotyczącej zawartości metali śladowych w glebach zieleńców z innych dzielnic W arszawy [Czarnowska 1999]. Niniejsza praca zamyka cykl wieloletnich badań nad akumulacją niektórych metali ciężkich w środowisku przyrodniczym W arszawy. WNIOSKI 1. W wierzchniej warstwie 0-10 cm gleb zieleńców stwierdzono dużą akumulację Zn, Pb, Cu i Cd. Zawartość tych metali zmniejsza się wraz z odległością od arterii kom unikacyjnych. 2. W okresie dw udziestolecia zanieczyszczenie ołowiem gleb zieleńców przyulicznych wzrosło dwukrotnie, zaś zanieczyszczenie tych gleb cynkiem, miedzią i kadm em pozostało na podobnym poziomie. 3. Średni wskaźnik nagrom adzenia badanych metali w glebach zieleńców przyulicznych wynosi: Pb (21,8) > Zn = Cd (11,3) > Cu (8,5), zaś w glebach z dalszych odległości: Pb = Zn (4,5) > Cd (4,1) > Cu (3,1). LITERATURA CZA R N O W SK A K. 1980: Poziom niektórych metali ciężkich w glebach, roślinach i niektórych zw ierzętach na terenie W arszawy. Roczn. Glebozn. 31(1): CZA R N O W SK A K. 1996: Ogólna zawartość metali ciężkich w skałach macierzystych jako tło geochem iczne gleb. Roczn.Glebozn. 47 (supl.): C ZA R N O W SK A K. 1999: M etale ciężkie w glebach zieleńców W arszawy. Roczn. Glebozn. 50(1/2), 1: C ZA R N O W SK A K., KON ECK A-BETLEY K. 1977: W pływ zanieczyszczeń atm osfery na w łaściwości gleb i akum ulację metali ciężkich w glebach i roślinach na terenie W arszawy. Człowiek i Środowisko 1(4): C ZA R N O W SK A K., G W O R E K B., KOZANECKA T., LA TU SZEK B., SZAFRA ŃSK A E. 1983: Heavy metals content in soil as indicator of urbanization. Pol. Ecol. Stud. 9(1-2): D O BRZA Ń SK I В., CZA RNOW SKA K., CZERW IŃSKI Z., KON ECK A-BETLEY K., PRACZ J. 1975: Badania gleboznawcze Parku Łazienkow skiego w W arszawie w naw iązaniu do ochrony środowiska. Cz. II. W pływ aglom eracji miejskiej na gleby i rośliny. Rocz. Nauk Roln., Seria A 101(1): K O N EC K A -B ETLEY K., KĘPKA M., CZA RNOW SKA K., CZERW IŃ SKI Z. 1984: Zm iany fizykochem iczne gleb zieleńców W arszawy jako jeden z przejawów ewolucji środowiska. W: W pływ zieleni na kształtowanie środowiska miejskiego. PW N W arszawa: ŁA K O M IEĆ I. 1984: Substancja organiczna gleb zieleńców i parków warszawskich. W: W pływ zieleni na kształtowanie środowiska miejskiego. PW N W arszawa: PITC H EL J., SA W YERR H.T., CZA RNOW SKA K. 1997: Spatial and termoral distribution of metals in soils in W arsaw, Poland. Environ. Pollut. 98(2): SK O RUPSK I W. 1984: W yniki badań nad składem powietrza atm osferycznego na terenach zieleni i ulicach m iejskich w W arszawie. W: W pływ zieleni na kształtowanie środow iska miejskiego. PW N W arszawa: Praca w płynęła do redakcji w m arcu 2003 r. Prof. d r hab, K rystyna C zarnow ska K atedra N auk o Środow isku G lebow ym, Z a kła d G leboznaw stw a, S G G W W arszaw a, ul. N ow oursynow ska 159

6