Stan zagrożenia gleb Polski podstawowymi ksenobiotykami mineralnymi i organicznymi

Transkrypt

1 Stan zagrożenia gleb Polski podstawowymi ksenobiotykami mineralnymi i organicznymi Andrzej Mocek Katedra Gleboznawstwa i Ochrony Gruntów Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu

2 Gleba jako układ trójfazowy

3 Degradacja gleb (gruntów) wszelkie zmiany ich właściwości prowadzące do zmalenia (pogorszenia) ich wartości użytkowych na skutek pogorszenia się warunków przyrodniczych albo zmian środowiska oraz działalności przemysłowej, a także wadliwej działalności rolniczej. Dewastacja gleb (gruntów) wszelkie zmiany właściwości prowadzące do całkowitej utraty ich wartości użytkowej w wyniku przyczyn wymienionych wyżej.

4 Degradacja gleb naturalna - zachodzi pod wpływem sił przyrody i prowadzi do ewolucji gleb antropogeniczna wywołana zróżnicowaną, negatywną presją człowieka

5 Degradacja antropogeniczna geomechaniczną hydrologiczną chemiczną

6 Degradacja geomechaniczna polega na częściowym lub całkowitym mechanicznym zniszczeniu profilu glebowego wskutek zmiany dotychczasowych warunków geomorfologicznych. Zachodzi głównie pod wpływem: - różnego rodzaju robót ziemnych, szczególnie górniczych i budowlanych, - tworzenia wysypisk, zwałowisk, zbiorników retencyjnych, obwałowań itp.

7 Ogólna powierzchnia gruntów zdegradowanych i zdewastowanych w Polsce wynosi ok. 60,0 tys. ha, z czego 60% to obszary związane z eksploatacją surowców naturalnych Największe obszary w Polsce to: - wielkopolska (ok. 10 tys. ha) - dolnośląskie (ok. 6 tys. ha) - śląskie (ok. 4,5 tys. ha)

8 Degradacja hydrologiczna polega na niekorzystnych zmianach warunków wodnych gleb, zwłaszcza ze zmianą położenia zwierciadła wód glebowogruntowych. Zmiany te prowadzą do przesuszenia lub nadmiernego zawodnienia gleb.

9 Degradacja chemiczna polega na zmianie właściwości chemicznych gleb wywołanych działalnością człowieka. Do najważniejszych przekształceń należą: - zakwaszenie gleb - zasolenie gleb - zanieczyszczenie metalami ciężkimi i ksenobiotykami organicznymi (np. WWA, polifenole, bifenole itp.)

10 ZANIECZYSZCZENIA MINERALNE - ditlenek siarki - tlenki azotu - metale ciężkie - fluor ORGANICZNE - wielopierścieniowe weglowodory aromatyczne (WWA) - polichlorowane bifenyle (PCB) - difenzofurany - dioksyny

11

12 Metale ciężkie Metale ciężkie to wszystkie pierwiastki metaliczne o liczbie atomowej (liczba protonów w jądrze) powyżej 20 i gęstości powyżej 4,5 g/cm 3 Do najczęściej występujących w glebach należy 6 metali: akumulowane są one przede wszystkim w wierzchnich warstwach glebowych, skąd poprzez rośliny łatwo trafiają do łańcucha troficznego (pokarmowego), wywołując procesy mutai kancerogenne w organizmach żywych, pierwiastki te akumulują się zarówno w tkankach miękkich, jak i twardych zwierząt oraz człowieka, głównym źródłem zanieczyszczenia gleb metalami ciężkimi są: przemysłowe emisje pyłów i gazów ( z hut metali kolorowych nieżelazowych, jak np.cu, Pb, Zn), motoryzacja (spaliny np. Pb)

13 Tkanki i narządy ssaków akumulujące pierwiastki śladowe Pierwiastek Cd Cu Ni Pb Zn Cr Tkanki, narządy kora nerkowa, wątroba, kości wątroba, nerki, serce, mózg, jądra gruczoły limfatyczne, nerki, kości kości, aorta, nerki, wątroba, mózg nerki, wątroba, gruczoł krokowy, włosy, paznokcie mózg, wątroba, nerki, skóra, zęby, włosy, rdzeń pacierzowy

14 Dopuszczalna zawartość metali ciężkich w glebach użytkowanych rolniczo (mg/kg) Metal Zakres Stężenie najczęściej podawane (dopuszczalne) Cu Zn Pb Ni Cr Cd 1 8 3

15 Wskaźnik oceny zanieczyszczenia gleby (warstwy powierzchniowej) metalami ciężkimi Metal Gleby 0 I II III IV V mg/kg Cd lekkie średnie ciężkie 0,3 0,5 1,0 1,0 1,5 3, >5 >10 >20 Cu lekkie średnie ciężkie >300 >500 >750 Cr lekkie średnie ciężkie >300 >500 >1000 Ni lekkie średnie ciężkie >400 >600 >1000 Pb lekkie średnie ciężkie >2500 >5000 >7000 Zn lekkie średnie ciężkie >1500 >3000 >5000

16 Zalecane użytkowanie gleb zanieczyszczonych metalami ciężkimi Wykorzystanie gleb użytków rolnych zanieczyszczonych metalami ciężkimi zależy od stopnia ich zanieczyszczenia tymi pierwiastkami oraz od właściwości tych gleb (uwilgotnienie, właściwości chemiczne, skład granulometryczny itp.). W związku z brakiem odpowiednich uregulowań prawnych powszechne zastosowanie znalazły niżej podane zalecenia rolniczego wykorzystani gleb w róznym stopniu zanieczyszczonych metalami ciężkimi (Kabata-Pendias i in. 1993, 1995): 0 o - Gleby niezanieczyszczone. Gleby te mogą być wykorzystane pod uprawę wszystkich roślin ogrodniczych i rolniczych, szczególnie roślin przeznaczonych do konsumpcji dla dzieci i niemowląt. I o - Gleby o podwyższonej zawartości metali. Na glebach tych można uprawiać wszystkie rośliny uprawy polowej z ograniczeniem warzyw przeznaczonych na przetwory i do bezpośredniej konsumpcji dla dzieci. II o - Gleby słabo zanieczyszczone. Rośliny uprawiane na tych glebach mogą być chemicznie zanieczyszczone. Z uprawy należy zatem wykluczyć niektóre warzywa, takie jak: kalafior, szpinak, sałatę itp. Dozwolona jest natomiast uprawa zbóż, roślin okopowych i pastewnych oraz użytkowanie kośne i pastwiskowe.

17 III o - Gleby średnio zanieczyszczone. Rośliny uprawiane na tych glebach są narażone na skażenie metalami ciężkimi. Zaleca się tu uprawę roślin zbożowych, okopowych i pastewnych, kontrolując okresowo zawartość metali w konsumpcyjnych i paszowych częściach roślin. Na glebach tych zalecana jest również uprawa roślin przemysłowych oraz roślin do produkcji materiału nasiennego. IV o - Gleby silnie zanieczyszczone. Gleby te, a szczególnie gleby lekkie, powinny być wyłączone z produkcji rolniczej. Na lepszych odmianach gleb (cięższych) zaleca się uprawiać rośliny przemysłowe (konopie, len), wierzbę (wiklinę), zboża i trawy (materiał siewny), ziemniaki i zboża z przeznaczeniem na produkcję spirytusu, rzepak na olej techniczny, sadzonki drzew i krzewów itp. Wykorzystanie na użytki zielone należy ograniczyć. V o - Gleby bardzo silnie zanieczyszczone. Gleby te powinny być całkowicie wyłączone z produkcji rolniczej i zalesione, ze względu na przenoszenie zanieczyszczeń z pyłami glebowymi. Jedynie najlepsze odmiany tych gleb można przeznaczyć pod uprawę roślin przemysłowych, podobnie jak gleby o IV stopniu zanieczyszczenia.

18 Stopień zanieczyszczenia gleb Polski III; 0,5 II; 2,18 II-V; IV; 3,03 0,27 V; 0,08 0 I; 17,63 I II 0+I II-V III 0+I; 0; 96,97 79,34 IV V

19

20

21 Wnioski: 1. W świetle badań naukowych nie potwierdziły się lansowane w przeszłości opinie odnośnie silnego zanieczyszczenia gleb Polski metalami ciężkimi. 2. Zanieczyszczenie pokrywy glebowej metalami ciężkimi w Polsce występuje jedynie lokalnie, głównie wokół hut metali kolorowych i jest dokładnie zinwentaryzowane.

22 Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) WWA związki zawierające od 2 do 13 pierścieni aromatycznych w cząsteczce o ułożeniu liniowym, klasterowym lub kątowym zawierające mniejsze lub większe ilości podstawników alkilowych.

23 Występowanie WWA w poszczególnych elementach środowiska (%) Element środowiska Gleba Osady Woda Powietrze WWA 94,4 5,4 < 0,01 0,1

24

25

26

27

28 stopień 4 o 0,5 % stopień 5 o 0,0 % stopień 3 o 7,4 % stopień 2 o 13,4 % stopień 0 o 36,1 % + stopień 1 o 42,6 % Procentowy udział gleb Polski wykazujących odpowiedni stopień zanieczyszczenia wielopierścieniowymi węglowodorami aromatycznymi (WWA)