Mirosław Wyszkowski*, Agnieszka Ziółkowska*

Transkrypt

1 Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych nr 40, 2009 r. Mirosław Wyszkowski*, Agnieszka Ziółkowska* ZAWARTOŚĆ WĘGLA ORGANICZNEGO I NIEKTÓRYCH MAKROPIERWIASTKÓW W GLEBIE ZANIECZYSZCZONEJ BENZYNĄ I OLEJEM NAPĘDOWYM THE CONTENT OF ORGANIC CARBON AND SOME MACROELEMENTS IN THE SOIL CONTAMINATED WITH PETROL AND DIESEL OIL Słowa kluczowe: zanieczyszczenie gleby, benzyna, olej napędowy, kompost, bentonit, tlenek wapnia, węgiel organiczny, składniki mineralne. Key words: soil contamination, petrol, diesel oil, compost, bentonite, calcium oxide, organic carbon, mineral components. The aim of the present study was to determine the effect of soil contamination with petrol and diesel oil (0, 2.5, 5 and 10 cm 3 /kg) on the concentrations of organic carbon and available form of phosphorus, potassium and magnesium - in the soil after maize s harvest. The expected negative impact of these substances was neutralized with compost, bentonite and calcium oxide. The contamination of soil with petrol and diesel oil, and the kind of applied substance for neutralization of its effects were significant influence on content of organic carbon as well as available forms of phosphorus, potassium and magnesium in soil after maize s harvest. In series without additions petrol and diesel oil caused a significant increase in content of organic carbon in soil. The potassium content in soil was positive correlated with progressive doses of oil-derived substances. The effect of these substances on magnesium content in soil was rather positive, especially in objects with petrol. Application of compost and bentonite to soil in objects contaminated with petrol and diesel oil caused an increase of average content of organic carbon. Bentonite caused the largest changes in content of phosphorus in soil in objects with petrol and diesel oil, however CaO only in objects with diesel oil. The application of bentonite more effectively influenced on content of * Prof. dr hab. Mirosław Wyszkowski i dr Agnieszka Ziółkowska Katedra Chemii Środowiska, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, pl. Łódzki 4, Olsztyn; tel.: ; miroslaw.wyszkowski@uwm.edu.pl 112

2 Zawartość węgla organicznego i niektórych makropierwiastków w glebie zanieczyszczonej... available potassium in soil than the compost or CaO, causing a considerable increase of accumulation of this macroelement. Compost, bentonite and in smaller degree CaO caused an enlargement of content of magnesium in soil contaminated with petrol and diesel oil. Content of some coefficients, and especially the content of available magnesium was correlated with other properties of soil, the most often in objects with diesel oil. 1. WPROWADZENIE W ciągu ostatnich lat postępująca industrializacja światowej gospodarki doprowadziła do znacznego wzrostu konsumpcji związków petrochemicznych [Włodkowic, Tomaszewska 2003, Wyszkowski i in. 2004]. Transport rosnącej ilości paliw, ich magazynowanie, dystrybucja i użytkowanie stanowią najczęstszą przyczynę licznych wycieków paliw do środowiska. Stanowią one prawie 40% wszystkich zdarzeń, które mogą stwarzać nadzwyczajne zagrożenie środowiska [Warchałowska 1999]. Stopień toksyczności zarówno ropy naftowej, jak i produktów z niej pozyskiwanych, jest różny i zależy od składu chemicznego oraz struktury węglowodorów. Obecność w środowisku, w dużych stężeniach, tychże substancji jest źródłem poważnego skażenia i tym samym stanowi bezpośrednie zagrożenie wszystkich żywych organizmów zasiedlających skażony teren. Produkty naftowe stanowią zatem coraz bardziej poważny problem ekologiczny, ponieważ zanieczyszczenie nimi wód i gruntów wpływa niekorzystnie nie tylko na produkcję roślinną, ale stwarza także niebezpieczeństwo dla zdrowia ludzi i zwierząt, ponieważ większość z nich działa toksycznie na organizmy żywe [Kołwzan 2002]. Substancje ropopochodne w dość istotny sposób modyfikują naturalną aktywność biologiczną [Baran i in. 2004, Kucharski, Jastrzębska 2006, Wyszkowska i in. 2002, 2006] i właściwości fizykochemiczne gleb [Wyszkowski, Ziółkowska 2006, 2007, 2008] oraz wzrost i rozwój roślin [Wyszkowski i in. 2004, Wyszkowski, Ziółkowska 2009]. Powodowana przez substancje ropopochodne modyfikacja naturalnej aktywności biologicznej i właściwości fizykochemicznych gleb była właśnie przyczyną podjęcia prezentowanych w tym opracowaniu badań, których celem było określenie oddziaływania zanieczyszczenia gleby benzyną i olejem napędowym na zawartość w niej węgla organicznego oraz przyswajalnych form fosforu, potasu i magnezu. Do ograniczenia oddziaływania tych substancji zastosowano kompost, bentonit i tlenek wapnia. 2. MATERIAŁ I METODY BADAŃ Doświadczenie zostało wykonane w hali wegetacyjnej Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie, na glebie brunatnej właściwej, wytworzonej z piasku słabogliniastego pylastego (1,0 0,1 mm 50%; 0,1 0,02 mm 40%; <0,02 mm 10%), którą charakteryzowały następujące właściwości: ph w 1 mol KCl/dm 3 5,6; kwasowość hydrolityczna (Hh) 21 mmol (H+)/kg; suma zasadowych kationów wymiennych (S) 112 mmol(+)/kg; pojem- 113

3 Mirosław Wyszkowski, Agnieszka Ziółkowska ność wymienna kompleksu sorpcyjnego (T) 133 mmol(+)/kg; stopień wysycenia kationami (V) 84,2%; zawartość C org. 6,2 g/kg; zawartość przyswajalnych: fosforu 27,4 mg/kg; potasu 50,6 mg/kg i magnezu 66,0 mg/kg. W badaniach stosowano wzrastające dawki benzyny i oleju napędowego w następujących ilościach: 0; 2,5; 5 i 10 cm 3 /kg s.m. gleby. W celu ograniczenia oddziaływania substancji ropopochodnych na glebę aplikowano kompost w ilości 30 g (3%), bentonit w ilości 20 g (2% w stosunku do masy gleby) i 50% tlenek wapnia w ilości 0,98 g Ca/kg gleby, w dawce odpowiadającej jednej pełnej kwasowości hydrolitycznej. Kompost został sporządzony z liści (44%), obornika (33%) i torfu (23%) i był kompostowany przez okres 6 miesięcy. Charakteryzowała go dość duża zawartość wapnia (15,86 g/kg s.m.), mniejsza zaś fosforu (2,32 g/kg s.m.), magnezu (1,47 g/kg s.m.) i potasu (1,33 g/kg s.m.). Bentonit był zasobny w wapń (26,72 g/kg s.m.), sód (12,11 g/kg s.m.), magnez (5,03 g/kg s.m.) i potas (2,43 g/kg s.m.), a uboższy, jeżeli chodzi o fosfor (0,47 g/kg s.m.). Tlenek wapnia wyróżniała duża zawartość Ca (347,99 g/kg s.m.), ale także znacząca zawartość magnezu (2,65 g/kg s.m.), stosunkowo niewielka natomiast zawartość potasu (0,77 g/kg s.m.) i fosforu (0,10 g/kg s.m.). Doświadczenie prowadzono w czterech powtórzeniach. Dodatkowo do wszystkich wazonów wprowadzono makro- i mikroelementy w następujących ilościach (w mg/kg gleby): N 25 CO(NH 2 ) 2, P 30 (KH 2 PO 4 ); K 70 (KH 2 PO 4 + KCl); Mg 50 (MgSO 4 7H 2 O); Mn 5 (MnCl 2 4H 2 O); Mo 5 [(NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 4H 2 O]; B 0,33 (H 3 BO 3 ). Substancje ropopochodne, kompost, bentonit i wapno, a także makro- i mikroelementy w postaci wodnych roztworów, wymieszano z 9,5 kg gleby w momencie zakładania doświadczenia i przeniesiono do wazonów polietylenowych. Następnie wysiano łubin żółty (Lupinus luteus L.) odmiany Parys jako roślinę główną i kukurydzę (Zea mays L.) odmiany Scandia jako roślinę następczą. Po zbiorze łubinu żółtego, a przed siewem kukurydzy, do gleby wprowadzono dodatkowo 150 mg N/kg.. W czasie trwania badań utrzymywano wilgotność na poziomie 60% kapilarnej pojemności wodnej. Próby gleby do badań pobrano w czasie zbioru kukurydzy w fazie intensywnego wzrostu pędu. Glebę wysuszono i przesiano przez sito o średnicy oczek 1 mm. W próbach glebowych oznaczono zawartość węgla organicznego (C org.) metodą Tiurina w dichromianie potasu z rozcieńczonym kwasem siarkowym [Lityński i in. 1976], zawartość przyswajalnego fosforu i potasu metodą Egnera-Riehma [Panak 1997], zawartość przyswajalnego magnezu metodą Schachtschabela [Panak 1997]. Uzyskane wyniki badań opracowano statystycznie za pomocą analizy wariancji trzyczynnikowej ANOVA, z pakietu Statistica [StatSoft, Inc. 2007]. 3. WYNIKI I DYSKUSJA Zanieczyszczenie środowiska glebowego może bez wątpienia ograniczać jego funkcję ochronną, zakłócać aktywność metaboliczną, wpływać niekorzystnie na właściwości fizyko- 114

4 Zawartość węgla organicznego i niektórych makropierwiastków w glebie zanieczyszczonej... chemiczne, a także zmniejszać żyzność oraz negatywnie wpływać na produkcję roślinną [Wyszkowski i in. 2004, Wyszkowski, Wyszkowska 2005, Wyszkowski, Ziółkowska 2009]. Na powyższe cechy bardzo duży wpływ wywierają czynniki antropogeniczne, do których można zaliczyć zanieczyszczenie gleby produktami ropopochodnymi. Zmiany niektórych właściwości gleb wskutek zanieczyszczenia produktami ropopochodnymi, a zwłaszcza składu fizyczno-chemicznego, pociągają za sobą zmiany w składzie biologicznym gleb, co w konsekwencji może prowadzić do deficytów tlenu i wody, a także przyswajalnych form azotu i fosforu [Wyszkowska, Kucharski 2000, Wyszkowski, Ziółkowska 2006, 2007, 2008]. Zanieczyszczenie gleby benzyną i olejem napędowym, a także rodzaj zastosowanej substancji łagodzącej ich wpływ miały istotne oddziaływanie na zawartość węgla organicznego oraz przyswajalnych form: fosforu, potasu i magnezu w glebie po zbiorze kukurydzy. Wyższą zawartość fosforu, w odróżnieniu od potasu i C org., odnotowano w obiektach zanieczyszczonych benzyną niż olejem napędowym (tab.1). W serii bez dodatków łagodzących benzyna i olej napędowy spowodowały istotne zwiększenie zawartości węgla organicznego w glebie, na której uprawiano łubin żółty i kukurydzę. Przy dawce 10 cm 3 oleju napędowego na kg gleby zawartość C org. była o 82% (r=0,984) większa niż w wariancie kontrolnym (niezanieczyszczonym). Oddziaływanie benzyny na zawartość węgla organicznego w glebie było znacznie mniejsze niż oleju napędowego. Olej napędowy nie miał ukierunkowanego wpływu, a benzyna nie wywołała istotnych zmian zawartości fosforu w glebie w serii bez dodatków. Zawartość potasu w glebie była dodatnio skorelowana z wzrastającymi dawkami produktów ropopochodnych. Wyjątek stanowiły jedynie seria z dodatkiem kompostu, zarówno w odniesieniu do benzyny, jak i oleju napędowego. W serii bez udziału substancji łagodzących substancje ropopochodne (a zwłaszcza olej napędowy) spowodowały zwiększenie zawartości przyswajalnego potasu, odpowiednio o 43% (r=0,865) w glebie z benzyną i o 174% (r=0,922) w obiektach z olejem napędowym. Ich wpływ na zawartość magnezu w glebie był raczej dodatni, zwłaszcza w obiektach z benzyną. Stopień oddziaływania związków ropopochodnych na właściwości fizykochemiczne i biologiczne gleby jest uzależniony od wielu warunków występujących w glebie oraz poszczególnych jej właściwości. Zanieczyszczenie gleb substancjami ropopochodnymi najbardziej wpływa na zawartość węgla organicznego [Kucharski, Jastrzębska 2005, Caravaca, Roldán 2003, Riffaldi i in. 2006]. Oddziaływanie substancji ropopochodnych zależy jednak od stopnia zanieczyszczenia, ponieważ duże ich ilości powodują wzrost zawartości węgla organicznego w glebie [Obire, Nwaubeta 2002, Caravaca, Roldán 2003, Kucharski, Jastrzębska 2005, Riffaldi i in. 2006], co zostało potwierdzone w badaniach własnych autorów. Ważną rolę odgrywają: uprawa roślin (jeżeli jest możliwa) oraz drobnoustroje glebowe wykorzystujące węgiel, ponieważ substancje ropopochodne stają się dla nich źródłem węgla, a to z kolei wywołuje dynamiczny rozwój tych drobnoustrojów. Jeśli jeszcze dodatkowo zanieczyszczenie gleby substancjami ropopochodnymi jest niewielkie może dochodzić do 115

5 Mirosław Wyszkowski, Agnieszka Ziółkowska ograniczenia zawartości węgla w glebie [Wyszkowska, Kucharski 2000, Wyszkowska i in. 2002, Wyszkowski, Ziółkowska 2007, 2008]. Tabela 1. Zawartość węgla organicznego, fosforu (P), potasu (K) i magnezu (Mg) w glebie po zbiorze roślin Table 1. Content of organic-c and phosphorus (P), potassium (K) and magnesium (Mg) in soil after plants harvest Dawka w cm 3 /kg gleby bez dodatków kompost Rodzaj zanieczyszczenia benzyna (Ben) olej napędowy (ON) rodzaj substancji łagodzącej działanie Ben i ON bentonit CaO średnia bez dodatków kompost bentonit CaO średnia Węgiel organiczny, g/kg 0 5,03 10,65 5,40 5,03 6,53 5,03 10,65 5,40 5,03 6,53 2,5 6,08 8,70 5,63 6,00 6,60 5,85 6,75 6,23 6,15 6,25 5,0 6,53 7,58 6,45 4,65 6,30 7,65 8,33 8,18 6,75 7,73 10,0 6,23 6,68 9,68 7,20 7,45 9,15 9,53 9,30 8,85 9,21 r 0,684 * -0,940 ** 0,959 ** 0,696 * 0,762 ** 0,984 ** -0,020 0,969 ** 0,996 ** 0,946 ** NIR a 0,11 **, b 0,15 **, c 0,15 **, a b 0,21 **, a c 0,21 **, b c 0,30 **, a b c 0,43 ** Fosfor (P), mg/kg 0 31,76 29,4 29,8 29,03 30,00 31,76 29,40 29,8 29,03 30,00 2,5 28,24 25,54 34,05 31,18 29,75 30,27 31,03 30,52 31,57 30,85 5,0 30,41 31,57 32,32 30,94 31,31 31,32 32,04 32,71 29,86 31,48 10,0 30,85 33,13 26,78 30,68 30,36 30,26 26,27 33,34 24,04 28,48 r 0,033 0,702 * -0,577 0,517 0,379-0,610 * -0,588 0,936 ** -0,780 ** -0,553 NIR a 0,05 **, b 0,08 **, c 0,08 **, a b 0,11 **, a c 0,11 **, b c 0,15 **, a b c 0,21 ** Potas (K), mg/kg 0 35,66 57,81 56,82 32,59 45,72 35,66 57,81 56,82 32,59 45,72 2,5 30,55 71,62 96,66 48,82 61,91 47,81 124,57 75,52 36,68 71,15 5,0 44,79 65,73 68,68 40,74 54,99 89,04 87,12 83,27 59,8 79,81 10,0 50,83 51,83 107,95 51,83 65,61 97,61 67,7 121,81 69,66 89,20 r 0,865 ** -0,490 0,723 * 0,748 ** 0,779 ** 0,922 ** -0,136 0,991 ** 0,949 ** 0,912 ** NIR a 0,61 **, b 0,86 **, c 0,86 **, a b 1,21 **, a c 1,21 **, b c 1,71 **, a b c 2,42 ** Magnez (Mg), mg/kg 0 12,04 13,76 16,79 17,41 15,00 12,04 13,76 16,79 17,41 15,00 2,5 11,66 13,30 14,68 16,45 14,02 13,22 14,79 17,72 14,86 15,15 5,0 12,46 17,58 14,41 12,19 14,16 13,43 15,14 19,84 14,60 15,75 10,0 16,38 17,85 14,37 11,56 15,04 13,57 16,22 19,19 13,22 15,55 r 0,906 ** 0,845 ** -0,750 ** -0,908 ** 0,222 0,812 ** 0,983 ** 0,770 ** -0,918 ** 0,736 ** NIR a n.i., b 0,26 *, c 0,26 **, a b n.i., a c n.i., b c n.i., a b c 0,73 * Objaśnienia: NIR dla: a rodzaju substancji ropopochodnej, b dawki substancji ropopochodnej, c rodzaju substancji neutralizującej; istotne dla: ** p=0,01; * istotne dla p=0,05; n.i. nieistotne; r współczynnik korelacji. 116

6 Zawartość węgla organicznego i niektórych makropierwiastków w glebie zanieczyszczonej... Prawidłowy rozwój roślin uprawnych bez wątpienia jest uzależniony od zawartości w glebie składników pokarmowych. Dimitrow i Markow [2000] wykazali, że obecność ropy naftowej r 0,865 ** -0,490 0,723 * 0,748 ** 0,779 ** 0,922 ** -0,136 0,991 ** 0,949 ** 0,912 ** NIR a 0,61 **, b 0,86 **, c 0,86 **, a b 1,21 **, a c 1,21 **, b c 1,71 **, a b c 2,42 ** w glebie istotnie zmniejsza zawartość przyswajalnych form fosforu i potasu, co częściowo zostało potwierdzone w badaniach Wyszkowskiego Magnez (Mg), i Ziółkowskiej mg/kg [2007, 2008], którzy stwierdzili, że benzyna 12,04 spowodowała 13,76 16,79 zmniejszenie 17,41 przyswajalnych 15,00 12,04 form fosforu 13,76 i potasu 16,79 oraz zwięk- 17,41 15,00 0 2,5 szenie 11,66 zawartości 13,30 magnezu 14,68 w glebie. 16,45 Wpływ benzyny 14,02 na 13,22 koncentrację 14,79 makroelementów 17,72 14,86 był 15,15 5,0 zdecydowanie 12,46 mniejszy 17,58 niż 14,41 oleju napędowego, 12,19 14,16 który wywołał 13,43 zwiększenie 15,14 zawartości 19,84 14,60 przyswajalnego 15,75 10,0 16,38 potasu 17,85 i magnezu 14,37 w glebie. 11,56 Zmniejszenie 15,04 zawartości 13,57 fosforu 16,22 i zwiększenie 19,19 zawartości magnezu w glebie w wyniku oddziaływania węglowodorów ropopochodnych stwierdzili 13,22 15,55 r 0,906 ** 0,845 ** -0,750 ** -0,908 ** 0,222 0,812 ** 0,983 ** 0,770 ** -0,918 ** 0,736 ** także Obire i Nwaubeta [2002]. Znalazło to częściowe potwierdzenie w badaniach własnych. NIR Zaaplikowane a n.i., b 0,26 dodatki *, c łagodzące 0,26 **, a w b różnorodny n.i., a c sposób n.i., b wpływały c n.i., na a zawartość b c 0,73 C * organicznego dla: a rodzaju i przyswajalnych substancji ropopochodnej, form pierwiastków b dawki w glebie substancji po zbiorze ropopochodnej, testowanych c rodzaju roślin substancji (rys.1 i 2). neutralizującej NIR istotne dla: ** p=0,01; * istotne dla p=0,05; n.i. nieistotne; r współczynnik korelacji. 12 NIR NIR: - a - a 0,11 0,11 **, **, b - b 0,15 0,15 **, **, a a b b - 0,21 ** g C org / kg s.m. gleby Benzyna (Ben) Olej napędowy (ON) 4 bez dodatków kompost bentonit CaO Rys. 1. Średnia zawartość C org w 1 kg s.m. gleby po zbiorze roślin w g; NIR dla: a rodzaju Rys. 1. Średnia zawartość C org. w 1 kg s.m. gleby po zbiorze roślin, w g Fig. Fig Average content of organic-c in in 1 kg 1 kg d.m. d.m. of soil of after soil plants after harvest plants harvest, in g in g NIR dla: a - rodzaju substancji ropopochodnej, b - rodzaju substancji łagodzącej istotne dla: ** p=0,01; * p=0,05 substancji ropopochodnej, b rodzaju substancji łagodzącej istotne dla: ** p=0,01; * p=0,05 W glebie po zbiorze kukurydzy najbardziej skuteczna okazała się aplikacja kompostu Prawidłowy rozwój roślin uprawnych bez wątpienia jest uzależniony od zawartości i bentonitu, które w obiektach zanieczyszczonych benzyną i olejem napędowym spowodowały zwiększenie średniej zawartości węgla organicznego. Bentonit wywołał największe w glebie składników pokarmowych. Dimitrow i Markow [2000] wykazali, że obecność ropy zmiany w zawartości fosforu w glebie w obiektach z benzyną i olejem napędowym. Duży naftowej w glebie istotnie zmniejsza zawartość przyswajalnych form fosforu i potasu, co częściowo zostało potwierdzone w badaniach Wyszkowskiego i Ziółkowskiej [2007, 2008], wpływ wywierało także CaO, ale tylko w obiektach z olejem napędowym. Znacznie skuteczniej na zawartość przyswajalnego potasu w glebie we wszystkich przypadkach działała aplikacja bentonitu niż kompostu czy CaO, powodując znaczne zwiększenie nagromadzenia którzy tego stwierdzili, makroelementu że zarówno benzyna w obiektach spowodowała z benzyną, zmniejszenie jak i olejem przyswajalnych napędowym. Kompost, form fosforu i potasu oraz zwiększenie zawartości magnezu w glebie. Wpływ benzyny na koncentrację makroelementów był zdecydowanie mniejszy niż oleju napędowego, który wywołał bentonit i CaO oddziaływały istotnie na zawartość magnezu w glebie, wywołując zwiększenie zawartości tego składnika w obiektach zanieczyszczonych benzyną i olejem napędowym. Największy wpływ miały jednak kompost i bentonit. zwiększenie zawartości przyswajalnego potasu i magnezu w glebie. Zmniejszenie zawartości 117 fosforu i zwiększenie zawartości magnezu w glebie w wyniku oddziaływania węglowodorów ropopochodnych stwierdzili także Obire i Nwaubeta [2002]. Znalazło to częściowe

7 w glebie, wywołując zwiększenie zawartości tego składnika w obiektach zanieczyszczonych benzyną i olejem napędowym. Największy wpływ miały jednak kompost i bentonit. Mirosław Wyszkowski, Agnieszka Ziółkowska 35 Fosfor (P) NIR: a 0,05 **, b 0,08 **, a b 0,11 ** mg P / kg s.m. gleby mg K / kg s.m. gleby mg Mg / kg s.m. gleby bez dodatków kompost bentonit CaO Potas (K) NIR: a 0,61 **, b 0,86 **, a b 1,21 ** bez dodatków kompost bentonit CaO Magnez (Mg) NIR: a n.i., b 0,26 **, a b n.i. Benzyna (Ben) Olej napędowy (ON) 0 bez dodatków kompost bentonit CaO Rys. 2. Średnia zawartość w mg przyswajalnego fosforu (P), potasu (K) i magnezu (Mg) w 1 kg Rys. 2. Średnia zawartość mg przyswajalnego fosforu (P), potasu (K) i magnezu (Mg) w 1 s.m. gleby po zbiorze roślin; NIR dla: a rodzaju substancji ropopochodnej, b rodzaju kg s.m. gleby po zbiorze roślin, Fig. 2. Average substancji content łagodzącej of available istotne in dla: mg ** form p=0,01; of phosphorus * p=0,05; n.i. (P), nieistotne potassium (K) and magnesium Fig. 2. (Mg) Average in 1 kg content d.m. of available soil after in plants mg form harvest, of phosphorus (P), potassium (K) and magnesium NIR (Mg) dla: in 1 a kg rodzaju d.m. of soil substancji after plants ropopochodnej, harvest. b rodzaju substancji łagodzącej istotne dla: ** p=0,01; * p=0,05; n.i. nieistotne Tabela Współczynniki korelacji (r) między niektórymi właściwościami gleby zanieczyszczonej benzyną i olejem napędowym Table 2. Correlation coefficients (r) between some properties of soil contaminated by petrol and

8 Zawartość węgla organicznego i niektórych makropierwiastków w glebie zanieczyszczonej... Obliczone współczynniki korelacji prostej Pearsona wskazują na istnienie zależności między niektórymi właściwościami gleby (tab.2). Najczęściej stwierdzano istotne zależności między zawartością przyswajalnego magnezu w glebie zanieczyszczonej olejem napędowym a ph KCl, kwasowością hydrolityczną (Hh), sumą wymiennych kationów zasadowych (S), pojemnością sorpcyjną gleby (T) i stopniem wysycenia gleby kationami o charakterze zasadowym (V), zawartością azotu mineralnego (N-NH 4+, N-NO 3- ) i WWA. Były one dodatnie, z wyjątkiem zależności kwasowości hydrolitycznej i zawartości N-NH 4+. Należy przy tym nadmienić, że zawartość magnezu była dodatnio skorelowana z WWA, także w obiektach zanieczyszczonych benzyną. Zawartość węgla organicznego wykazywała dodatnią korelację z zawartością N-NH 4+, przyswajalnego potasu i WWA w glebie zanieczyszczonej olejem napędowym oraz była skorelowana dodatnio z zawartością potasu i ujemnie z zawartością fosforu w obiektach z benzyną. Zaznaczyły się także istotne relacje między zawartością przyswajalnego fosforu a zawartością N-NH i N-NO 3 w obiektach z olejem napędowym, przy czym dla N-NH 4 były - one ujemne, a dla N-NO 3 dodatnie. Zawartość przyswajalnego potasu była także ujemnie + skorelowana z zawartością N-NH 4 w glebie zanieczyszczonej benzyną. Tabela 2. Współczynniki korelacji (r) między niektórymi właściwościami gleby zanieczyszczonej benzyną i olejem napędowym Table 2. Correlation coefficients (r) between some properties of soil contaminated by petrol and diesel oil Zmienna ph KCl Hh S T V Zawartość + - N-NH 4 N-NO 3 C org. P K WWA Benzyna (Ben) C org. -0,25 0,20-0,25-0,26-0,21 0,11 0,17 X -0,49 ** 0,51 ** 0,21 P 0,07-0,04 0,06 0,07 0,07-0,01 0,08-0,49 ** X -0,07 0,18 K 0,18-0,25 0,24 0,23 0,27-0,45 ** 0,33 0,51 ** -0,07 X 0,11 Mg 0,06-0,12 0,21 0,23 0,17-0,16 0,04-0,07 0,24 0,13 0,50 ** Olej napędowy (ON) C org. -0,20 0,17-0,14-0,13-0,18 0,52 ** -0,32 X -0,20 0,49 ** 0,48 ** P -0,16 0,02-0,16-0,17-0,08-0,52 ** 0,76 ** -0,20 X 0,27-0,19 K -0,14-0,17-0,03-0,06 0,13 0,17 0,12 0,49 ** 0,27 X 0,42 * Mg 0,52 ** -0,57 ** 0,51 ** 0,48 ** 0,57 ** -0,34 * 0,46 ** 0,04 0,29 0,27 0,34 * Objaśnienia: Hh kwasowość hydrolityczna, S suma wymiennych kationów zasadowych, T pojemność wymienna kompleksu sorpcyjnego, V stopień wysycenia gleby kationami; ** p = 0,01; * p=0,05; n=32. Bardzo ważną rolę w obiegu składników pokarmowych odgrywa występująca w glebach substancja organiczna, której obecność decyduje o jakości środowiska glebowego i której zawartość może być zwiększana np. przez aplikację kompostów [Vouillamoz, Milke 2001, Riffaldi i in. 2006, Quintern i in. 2006]. Może ona spełniać funkcję łagodzącą nieko- 119

9 Mirosław Wyszkowski, Agnieszka Ziółkowska rzystne zmiany zachodzące w glebach zanieczyszczonych substancjami ropopochodnymi [Vouillamoz, Milke 2001, Riffaldi i in. 2006]. Komposty mają również korzystny wpływ na zawartość w glebie niezbędnych dla roślin składników pokarmowych [Vouillamoz, Milke 2001, Riffaldi i in. 2006]. Badania Wyszkowskiego i Ziółkowskiej [2007, 2008] wskazują, że kompost stosowany na glebie zanieczyszczonej benzyną i olejem napędowym spowodował zwiększenie zawartości węgla organicznego, fosforu i magnezu. W badaniach własnych stwierdzono także wzrost zawartości węgla organicznego oraz przyswajalnych form potasu i magnezu. Ważną rolę w łagodzeniu skutków zanieczyszczenia gleby substancjami ropopochodnymi może odgrywać stosowanie bentonitu i wapna. W wykonanym doświadczeniu największy wpływ na badane właściwości gleby miał bentonit, który ma korzystne właściwości fizykochemiczne, a zwłaszcza zdolność pęcznienia i pochłaniania wody [Ito 2006]. W doświadczeniu Boskovic-Rakocevic i in. [2004] oraz Wyszkowskiego i Ziółkowskiej [2007, 2008] dodatek bentonitu i tlenku wapnia do gleby spowodował zwiększenie zawartości składników przyswajalnych dla roślin (głównie fosforu i potasu), przy czym bentonit w badaniach Wyszkowskiego i Ziółkowskiej [2007, 2008] miał znacznie większy wpływ niż tlenek wapnia. 4. WNIOSKI 1. Zanieczyszczenie gleby benzyną i olejem napędowym, a także rodzaj zastosowanej substancji łagodzącej ich wpływ miały istotne oddziaływanie na zawartość węgla organicznego oraz przyswajalnych form fosforu, potasu i magnezu w glebie po zbiorze kukurydzy. 2. W serii bez dodatków łagodzących benzyna i olej napędowy spowodowały istotne zwiększenie zawartości węgla organicznego w glebie. Zawartość potasu w glebie była dodatnio skorelowana z wzrastającymi dawkami produktów ropopochodnych. Ich wpływ na zawartość magnezu w glebie był raczej dodatni, zwłaszcza w obiektach z benzyną. 3. Aplikacja kompostu i bentonitu w obiektach zanieczyszczonych benzyną i olejem napędowym spowodowały zwiększenie średniej zawartości węgla organicznego. Bentonit wywołał największe zmiany w zawartości fosforu w glebie w obiektach z benzyną i olejem napędowym, a CaO tylko w obiektach z olejem napędowym. Znacznie skuteczniej na zawartość przyswajalnego potasu w glebie we wszystkich przypadkach działała aplikacja bentonitu niż kompostu czy CaO, powodując znaczne zwiększenie nagromadzenia tego makroelementu. Kompost, bentonit i w mniejszym stopniu CaO powodowały zwiększenie zawartości magnezu w glebie zanieczyszczonej benzyną i olejem napędowym. 4. Zawartość niektórych wskaźników, w tym zwłaszcza przyswajalnego magnezu, wykazywała powiązanie z innymi właściwościami gleby, najczęściej w obiektach z olejem napędowym. 120

10 Zawartość węgla organicznego i niektórych makropierwiastków w glebie zanieczyszczonej... Badania wykonane w ramach projektu własnego MNiSW nr 2P06S PIŚMIENNICTWO Baran S., Bielińska E.J., Oleszczuk P Enzymatic activity in an airfield soil polluted with polycyclic aromatic hydrocarbons. Geoderma 118 (3-4): Boskovic-Rakocevic L., Ubavic M., Jakovljevic M., Milivojevic J Effects of pseudogley chemical amelioration on the changes in soil and plant phosphorus and potassium contents. J. Agricult. Sci. 49 (2): Caravaca F., Roldán A Assesing changes in physical and biological properties in a soil contaminated by oil sludges under semiarid Mediterranean conditions. Geoderma 117: Dimitrow D.N., Markow E Behaviour of available forms of N, P, and K in soils polluted by oil products. Poczwoznanie, Agrochimija i Ekologia 35 (3): 3 8. Ito H Compaction properties of granular bentonite. App. Clay Scien. 31: Kołwzan B Wykorzystanie mikroorganizmów do oczyszczania gruntów skażonych produktami naftowymi. Inż. Ekol. 7: Kucharski J., Jastrzębska E Effects of heating oil on the count of microorganisms and physico-chemical properties of soil. Polish J. Environ. Stud. 14 (2): Kucharski J., Jastrzębska E Effect of heating oil on the activity of soil enzymes and the yield of yellow lupine. Plant Soil Environ. 52 (5): Lityński T., Jurkowska H., Gorlach E Analiza chemiczno-rolnicza. PWN, Warszawa: Obire O., Nwaubeta O Effects of refined petroleum hydrocarbon on soil physicochemical and bacteriological characteristics. J. App. Sci. Environ. Managem. 6 (1): Panak H. (red.) Przewodnik metodyczny do ćwiczeń z chemii rolnej. Wyd. ART. Olsztyn: 242. Quintern M., Lein M., Joergensen R.G Changes in soil-biological quality indices after long-term addition of shredded shrubs and biogenic waste compost. J. Plant Nutrit. Soil Sci. 169 (4): Riffaldi R., Levi-Minzi R., Cardelli R., Palumbo S., Saviozzi A Soil biological activities in monitoring the bioremediation of diesel oil-contaminated soil. Water Air Soil Pollution 170 (1 4): StatSoft, Inc STATISTICA (data analysis software system), version 8.0. www. statsoft.com. Vouillamoz J., Milke M.W Effect of compost in phytoremediation of diesel-contaminated soils. Water Sci. Techn. 43 (2): Warchałowska T Analiza zdarzeń mogących spowodować nadzwyczajne zagrożenie środowiska w I kwartale 1999 roku. Raport GIOŚ. Warszawa. 121

11 Mirosław Wyszkowski, Agnieszka Ziółkowska Włodkowic D., Tomaszewska B Podstawy technologii fitoremediacji zanieczyszczeń ropopochodnych. W: Mat. Konf. Nauk. nt. Zanieczyszczenia środowiska produktami naftowymi, ich monitoring i usuwanie w aspekcie procesu integracji z Unią Europejską. Ustronie Morskie: Wyszkowska J., Kucharski J Biochemical properties of soil contaminated by petrol. Polish J. Environ. St. 9 (6): Wyszkowska J., Kucharski J., Wałdowska E The influence of diesel oil contamination on soil enzymes activity. Rostl. Vyr. 48 (2): Wyszkowska J., Kucharski M., Kucharski J Application of the activity of soil enzymes in the evaluation of soil contamination by diesel oil. Polish J. Environ. Stud. 15 (3): Wyszkowski M., Wyszkowska J Effect of enzymatic activity of diesel oil contaminated soil on the chemical composition of oat (Avena sativa L.) and maize (Zea mays L.). Plant, Soil, Environ. 51 (8): Wyszkowski M., Wyszkowska J., Ziółkowska A Effect of soil contamination with diesel oil on yellow lupine yield and macroelements content. Plant, Soil, Environ. 50 (5): Wyszkowski M., Ziółkowska A Zawartość azotu mineralnego w glebie zanieczyszczonej substancjami ropopochodnymi. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 513: Wyszkowski M., Ziółkowska A Content of organic carbon and mineral components in soil contaminated with petroleum-derived substances. Proceedings of SECO- TOX Conference and the International Conference on Environmental Management, Engineering, Planning and Economics (eds. Kungolos A. et al.) 1: Wyszkowski M., Ziółkowska A Effect of petrol and diesel oil on content of organic carbon and mineral components in soil. Am.-Eurasian J. Sustain. Agric. 2 (1): Wyszkowski M., Ziółkowska A Role of compost, bentonite and calcium oxide in restricting the effect of soil contamination with petrol and diesel oil on plants. Chemosphere 74: