KADM W GLEBACH OKOLIC WARSZAWY

Transkrypt

1 R O C Z N IK I G L E B O Z N A W C Z E T. X X IX, N R 1, W A R S Z A W A 1978 K RYSTYNA CZARNOW SKA KADM W GLEBACH OKOLIC WARSZAWY Instytut G leboznaw stw a i Chemii Rolnej SGGW -AR w W arszaw ie Dyrektor: prof, dr hab. Bohdan Dobrzański Kadm należy do pierwiastków silnie rozproszonych w skorupie ziemskiej. Występuje on przede wszystkim w złożach cynkowo-ołowiowych^ a także w kadm wzbogacone są niektóre fosforyty [13]. Przeciętna zawartość kadmu w skałach magmowych wynosi 0,2 ppm, w skałach osadowych 0,03 do 3,0 ppm, natomiast w glebach naturalnych jego ilość wynosi zaledwie 0,06 ppm [1]. Badań dotyczących występowania kadmu w glebach Polski jest niewiele i głównie odnoszą się do zawartości tego pierwiastka w glebach okręgów przemysłowych [4, 12]. Brak natomiast opracowań obejmujących gleby z naturalnych regionów. W glebach w pobliżu hut cynku Obuchowska [12] stwierdziła od 0,18 do 0,8 ppm Cd, a w glebach okolic Warszawy tylko od 0r016 do 0,04 ppm Cd. Natomiast Greszta i Goździk [4] odnotowali w glebach położonych w sąsiedztwie huty cynku dużo więcej kadmu, tj. do 290 ppm. Autorzy ci wykazali, że gromadzenie kadmu w badanych przez nich glebach jest największe w pobliżu huty i maleje wraz ze zwiększeniem się odległości od źródła zanieczyszczenia. Zawartość kadmu w pojedynczych próbkach gleb Śląskiego Okręgu Przemysłowego podają także Kabata-Pendias [6] i Bolibrzuch [2]. Uzyskane przez tych autorów wyniki wahały się w granicach 0,21-1,3 ppm Cd. Burkitt i in. [3] oraz Takijama i Katsumi [15] donoszą również o wpływie hutnictwa cynku na zanieczyszczenie gleb kadmem (do 32 ppm Cd). Wielu autorów zaobserwowało wzrost zawartości kadmu w wierzchnich warstwach gleb uprawnych, co wiążą zarówno z przemysłową, jak i rolniczą działalnością człowieka [7-11]. Na przykład z nawozami m ineralnymi wprowadzamy do gleby niewielkie ilości kadmu, w superfosfacie bowiem stwierdzono 3,5-5,0 ppm Cd [2].

2 5 8 К. Czarnowska Zawartość kadmu w roślinach wynosi średnio 0,5 ppm. Wiele roślin łatwo pobiera ten pierwiastek z gleby, gdyż współczynnik koncentracji kadmu, wyrażony stosunkiem Cd w roślinie do jego stężenia w glebie, wynosi 10 [5]. Na pewnych obszarach objętych oddziaływaniem zanieczyszczeń przemysłu hutniczego wzrasta zawartość kadmu w roślinach i wodach do ilości szkodliwych dla zwierząt i ludzi [3, 15]. ZAKRES B A D A Ń I METODYKA Badano gleby wytworzone z różnych skał macierzystych w ystępujących w okolicy Warszawy, w promieniu 60 km. Pod względem typologicznym są to gleby bielicowe, gleby płowe, gleby opadowo-glejowe, m a dy brunatne i czarne ziemie. Łącznie pobrano 80 próbek glebowych z 16 profilów gleb o różnym sposobie użytkowania: gleby leśne 5 profilów, gleby orne 6 profilów, gleby użytkowane pod sadami 4 profile oraz gleby z parku 1 profil. Skład mechaniczny oznaczono metodą areometryczną Bouyoucosa w modyfikacji Cassagrande a i Prószyńskiego, ph metodą elektrometryczną, С ogółem metodą Tiurina. Kadm ogółem w glebie oznaczono w wyciągach stężonych kwasów (H N 03, H2S 0 4 i HC1) metodą atomowej spektrofotom etrii absorpcyjnej po zagęszczeniu do fazy organicznej. OMÓWIENIE WYNIKÓW Badane gleby różnią się między sobą zarówno składem mechanicznym, jak i niektórymi właściwościami fizykochemicznymi. Omawiane gleby bielicowe zostały wytworzone z piasków luźnych wydmowych (profile 6 6, 67, 69), oraz z piasków gliniastych wodnego pochodzenia (profil 6 8). Wartość ph w KC1 wynosi od 3,0 do 5,4; można zaliczyć je do gleb kwaśnych i silnie kwaśnych. Zawartość węgla organicznego w ykazuje duże wahania w warstwie 0-5 cm (10,50-28,67%) i wyraźnie maleje z głębokością profilu (tab. 1). Gleby płowe należy zaliczyć do gleb niecałkowitych wytworzonych z piasków gliniastych prze warst wionych gliną lub iłem (profile 16 i 60a) oraz z utworów pyłowych zalegających na piasku zwałowym (profile 64 i 90) bądź z utworów pyłowych głębokich (profile 21 i 14). Gleby te można zaliczyć do lekko kwaśnych lub kwaśnych i słabo próchnicznych. Ilość С organicznego waha się w poziomie próchnicznym od 0,70 do 2,22% (tab. 2). Gleby opadowoglejowe wykazują skład mechaniczny glin, a wartość ph w KC1 wynosi 4,0-7,2 (tabl. 3). Mady zaliczono do podtypu mad brunatnych o składzie mechanicznym utworów pyłowych zwykłych i ilastych. Odczyn tych gleb jest słabo ^kwaśny lub obojętny.

3 Kadm w różnych glebach 5 9 Zaw artość kadc-u w g lebach blolicow yoli le śa y ch Contest o f osdalim 1л fore e t podxolle v o lle ï a b e 1 a 1 M iejsoovoéé P o iio e Głębokość 0 рн L ocality Hoxlmoa Depth л =2 KCl P ro cen t f r a k c j i 0 < 1 шв T er c e n t+ fra c tio n o f 0 V I» Cd cgćłem 1-0,1 0,1-0,0 2 < 0,0 2 PJ H łoelny 69 B ia ło łę k a Dworcka 68 Radość 67 M içdxyleeie 66 Ao - - 3,5 3, , IO, 50 4,1 3p , ,06 4,2 3, ,12 A ,6 5 4,6 4, ,06 В ,12 4,6 4, ,06 С ,0 2 4,8 4, ś la d y tr a c e Ae , ,37 6,1 5, ,3 0 * ,0 1 5,6 4, ,1 2 В ,05 5,1 3, ,0 9 В , ,0 6 с ,0? 5.4 4, < 0,0 3 Ao ,1В , ,21 A , , ,12 A , , ,10 В , , ,06 С , , ślady traoe Ao , , ,09 A , , ,09 A , , ,06 В , ,04 С , , ,06 Badana czarna ziemia została wytworzona z piasku gliniastego zalegającego na piasku luźnym. Odczyn jej jest słabo kwaśny. Wspomniane zróżnicowanie gleb pod względem odczynu i składu mechanicznego nie wpłynęło na ogół na zawartość kadmu w warstwach głębszych. Większe zróżnicowanie w zawartości tego pierw iastka występuje tylko w w arstw ach wierzchnich badanych gleb. W glebach bielicowych najwięcej kadmu zawierają poziomy ściółki (1,04-1,8 ppm), a następnie warstwa 0-5 cm poziomu A t odznaczająca się dużą ilością substancji organicznej. Współczynnik koncentracji kadmu dla w arstw y 0-5 cm wynosi od 1,50 do 14,60; może to świadczyć o akum u lacji tego pierwiastka w wyniku zanieczyszczeń warstw wierzchnich gleb bielicowych położonych na obrzeżach m.st. Warszawy. W profilu 69 stwierdzono więcej kadmu zarówno w poziomie ściółki, jak i w poziomie akum ulacyjnym w porównaniu z pozostałymi prof i-

4 60 К. Czarnowska lami gleb bielicowych, co prawdopodobnie jest wynikiem oddziaływania zanieczyszczeń przemysłowych Warszawy na przyległe tereny leśne. W poziomie A t tego profilu współczynnik koncentracji kadmu w stosunku do skały macierzystej wynosi 14,60. Zawartość kadmu maleje z głębokością w profilu gleb bielicowych i w skale macierzystej dochodzi do wartości śladowych. Można stąd wyciągnąć wniosek, że procesy glebotwórcze nie wpływają na rozmieszczenie kadmu w profilu glebowym. Zawartość tego pierw iastka w warstwie ściółki, w skład której wchodzi Za»rartoić kadmu w glebach pło ry ch Content o f c&rtaium In peeudopodzollc s o ils Tabela 2 M iejscowość Poziom Głębokość С ph P rocent f r a k c j i 0 ^ 1 m Per cent fra c tio n of 0 < 1 ни L ocality Horizon Depth en % H2 ХС1 1-0,1 0,1-0,0 2 < 0,02 Cd ogółem T o tal ppa Julianów 19 Ai ,50 6,3 6, ,21 sad - orch ard ,16 4,9 4, élad y tra o e ,09 4,9 4, ,0 3 D ,C6 0, ,3 4, ,09 0,09 G rzegorze»lce 21 sad - orch ard 5 owa Wieś 14 oad - orch ard > 2 0 0,61 6,8 6, ,16 A ,0 4 4,9 3, ,06 Dt ,08 5,6 4, ,06 с ,02 5,7 5, ólady tra o e ,70 5,7 4, , ,15 5,0 4, élady tra o e Bt ,08.5,8 4, ,04 D ,0 3 6,8 6,C ,0 3 Pyry ,35 6,1 5, ,1 3 < ,08 5,5 5, ,1 3 f l Bt ,55 6,9 6, IS 0,06 Bt ,0 4 7,2 6, ,0 3 D *05 6,9 5, ,06 Uory ,22 7,0 6, ,2 3 ara b le land ,69 6,5 6, ,3 0 AB 35-v3 0,3 3 6,5 5, ,1 0 В ,93 6,7 5, ,05 D ,0 1 6,6 5.8 ба , ,0 7 6, ,05 A nia 60«la s - f o r e s t ,1 4, , ,60 5,1 4,3 69 IB 13 0,05 A ,3 2 5,1 4, ,0 3 Bt* ,0 3 4,9 4, ,0 4 fi ,2 1 4,6 3, ,06

5 Kadm w różnych glebach 61 znaczna ilość mchów, jest zbliżona do ilości kadm u w mchach skandynawskich [14]. Podobnie układa się zawartość kadmu w profilach gleb płowych (tab. 2); największe jego ilości stwierdzono w poziomie akumulacyjnym, przy czym zawartość tego pierw iastka wyraźnie maleje wraz z głębokością profilu. Współczynnik koncentracji kadmu w poziomie A 1 waha się od 1,60 do 4,60. Skały macierzyste gleb płowych są ubogie w kadm. Większa zawartość kadmu w warstwie wierzchniej gleb upraw nych mogła Zaw artość kaduu w globach p so u d o g lejerach, madach i c z a rn e j z l e a l Content cl* caùliu-.a Lu ;1I j coix^i, c*ilutial a c ila and black o arth a- u o e 1 a 3 M iejscowość P ozioa Głębokość С ph L ooallty Horizon Depth л e cm ть 20 EC1 P rocent f r a k c j i 0 ^ 1 ш P er cent fjra o tio n o f 0 1-0,1 0,1-0,02 4 0,02 Cd CgółftB T o ta l PJBB Brzóza 2 polo - Wiśniewo Cl *1 Al* Gleby opadcwo-glojo** 1,15 0,3 7 5,9 6, ,3 Peeudoglay e c ila S ,13 7,2 6, ,09 Cg ,15 0, ,15 7, , ,1 1 7,9 7, , ,0 4, , ,0 5, ,10 Axg ,38 5,7 4, ,0 3 g ,19 5,5 4, ,0 3 D« ,28 5,4 4, ,25 Mady brunatna Brovn riv e r a llu v ia l só llo Zawady 13 Bad - orch ard Vllanöw 14 /В / D1 2 /:7 T) ,6 7 0, ,3 9 0, ,19 7,8 7, , ,08 7,8 7, , ,24 0,59 6,5 7,7 6,0 6, ,16 0, ,0 0 7,2 6, , С,03 7,5 7, ś la d y tra c e Kazuń 19 Wilanów 63 park - park ,6 6, ,2 0 Al ,21 6,9 6, ,1 1 /в/ ,39 7,1 6, ,28 D i ,1 1 7,1 6, ,06 Czarna ziem ia Black e a rth 0-5 2, , A i 1, , ,4 9 6,4 5, ,0 9 Aj^/D ,0 3 6,6 6, ,1 0 D ,05 6,7 6, ,06

6 62 К. Czarnowska być następstwem działalności człowieka, np. przy stosowaniu superfosfatu. W pozostałych typach gleb (gleby glejowe, mady i czarna ziemia) występuje podobna prawidłowość w rozmieszczeniu kadmu. Na ogół nagromadza się on w poziomie próchnicznym, niezależnie od typu gleb czy też rodzaju skały macierzystej. Współczynnik koncentracji dla poziomu A t wynosi 2,16-4,66. Zawartość kadmu m aleje przeważnie wraz z głębokością, a tylko w warstwach iłu zaobserwowano większe ilości tego pierw iastka (tab. 3). Stwierdzone w niniejszych badaniach zawartości kadmu w wierzchnich warstwach omawianych typów gleb są znacznie większe od ilości podawanych przez Obuchowską [12]. Autorka ta w glebach okolic Warszawy odnotowała średnią zawartość 0,07 ppm Cd. PODSUMOW ANIE Na podstawie uzyskanych wyników nasuwają się następujące uwagi końcowej: 1. w glebach bielicowych leśnych kadm koncentruje się głównie w ściółce oraz w warstwie 0-5 cm poziomu akumulacyjnego. W pozostałych rozpatrywanych typach gleb, niezależnie od sposobu ich użytkowania, nagromadzenie kadm u występuje głównie w poziomie próchnicznym. 2. Mimo dużych różnic pod względem składu mechanicznego głębszych w arstw zbadanych gleb różnice w zawartości kadm u są niewielkie. Większe ilości kadmu w poziomach wierzchnich są prawdopodobnie wynikiem różnorodnej działalności człowieka. LITERATURA II] A l i o w a y W. H.: Agronom ie controls over the environm ental cycling of trace elem ents. Advan. Agronom y 20, 1972, [2] Boli brzuch E.: Oznaczanie zaw artości kadmu m etodą A SA w roślinach, naw ozach i glebach. Probl. A grofizyki 1974, 12, [3] Burkitt A., Lester P., N i с к le s z G.: D istribution of heavy m etals in the vicinity of an industrial com plex. N ature 1972, 238, [4] G r eszta J., Goździk S.: W pływ hutnictw a cynku na gleby. Rocz. glebozn. 20, 1969, 1, [5] Kabata-Pendias A., Pendias H.: Szkodliw ość nadm iernego stężenia m etali ciężkich w środow isku biologicznym. Zesz. probl. Post. Nauk roi. 1973, 145, [6] Kabata-Pendias A.: The im pact of copper m ining and industrial a ctivity of Lower Silesia on the chem ical com position of plants. Ann. Rep. P u ław y, [7] Lagerwerff J. V., Specht A. W.: Contam ination of roadside soil and vegetation w ith cadm ium, nickel, lead and zinc. Environ. Sei. and Tech. 1970, 4, 583-5B6.

7 Kadm w różnych glebach 6& [8] L agerwerff J. V.: U ptake of cadm ium, lead and zinc by radish from soil and air. Soil Sei. I l l, 1971, 2, [9] L i s к D. J.: Trace m etals in soils, plants and anim als. A dvan. Agronom y 1972, 24, [10] Mills J. G., Zwar ich M. A.: H eavy m etals content of soils on Manitoba. Can. J. Soil Sei. 1975, 55, [11] Minami K., Araki K.: D istribution of trace elem ent in arable soil affected by autom abile exhausts. Soil Sei. P lant Nutr. 21, 1975, 2, [12] Obuchowska I.: Kadm w glebie niektórych okręgów przem ysłow ych. Rocz. PZH 17, 1966, 3, [13] Polański A., Sm ulikow ski K.: Geochem ia. Wyd. Geol., W arszaw a [14] Rühling A., Tyler G.: R egional differences in the deposition of heavy m etals over Scandinavia. J. Appl. Ecol. 1971, 8, [15] Takij a ma Y., Kat su mi T.: Cadmium contam ination of soils and riceplants caused by zinc m ining. I. Soil Sei. Plant Nutr. 19, 1973, 1, К. Ч А Р Н О В С К А КАДМ ИЙ В ПОЧВАХ ОКРЕСТНОСТЕЙ ВАРШ АВЫ Институт почвоведения и агрохимии, Варш авская Сельскохозяйственная академия Резюме Исследовались почвы образованные из разны х материнских пород располож енны х в окрестностях Варшавы, в радиусе 60 км. В типологическом отнош ении это подзолисты е лесные почвы, иллимеризованные почвы, поверхностно оглеенные почвы, речные аллювиальные (пойменные) почвы и черные земли. В сумме отобрано 80 почвенных образцов из 16 разрезов. Общее содерж ание кадмия определялось в вытяжке концентрированных кислот (H N 0 3 H2S 0 4, HCl) по методу атомной абсорбционной спектрофотометрии после сгущения до органической фазы. На основании полученных результатов можно установить, чтов лесны х подзолистых почвах (табл. 1) кадмий накапливается преимущ ественно в подстоличном горизонте А 0 и в 0-5 см слое аккумуляционного горизонта A t. К оэф ф ициент концентрации кадмия для слоя 0-5 см составляет 1,5-14,60. В остальны х типах почд, независимо от способа их пользования, (табл. 2 и 3), накопление кадмия отмечено в главном в аккумуляционном горизонте А х\. коэф ф ициент концентрации кадмия составил 1,60-4,66. Несмотря на больш ие различия в отношении механического состава более глубоких слоев исследованных почв, разницы в содерж ании кадмия в общем невелики. Больш ее количество кадмия в поверхностных горизонтах по-видимому обязано разнообразной деятельности человека: промышленной и земледельческой хозяйственной (например ф осф атны е удобрения).

8 64 К. Czarnowska K. C Z A R N O W S K A CADMIUM IN SOILS OF W ARSAW REGION Departm ent of Soil Science and A gricultural Chem istry, A gricultural U niversity at W arsaw Summary By the respective investigations the soils developed from various parent m a terials, occuring in the vicinity of W arsaw, w ithin the radius of 60 km, w ere comporised. The types of soils represented: forest podzolic soils, lessivés, pseudogley soils, allu vial soils and black earths. In total 80 soil sam ples from 16 profiles have been taken. The total cadm ium content w as determ ined in extracts of concentrated acids (H N 0 3, H 2S 0 4, HC1) by the method of atom ic absorption spectrophotom etry, after condensation in the organic phase. The results obtained prove that in forest podzolic soils (Table 1) cadm ium is concentrating m ainly in the litter horizon A 0 and in the layer of 0-5 cm of the accum ulation horizon A v The index of cadm ium concentration for the layer of 0-5 cm varied w ithin In rem aining soil types cadm ium is accum ulating m ainly in the surface horizon A t (Tables 2 and 3), irrespective of the utilization w ay. The index of cadm ium concentration w as here D eposits of considerable of differences w ith regard to the m echanical com position of deeper layers of the soils under study, differences in the cadmium content in soil w ere insignificant. H igher Cd am ounts in upper horizons are probably connected w ith various activities of man. dr K rystyna Czarnowska In stytu t Gleboznawstwa i Chemii Rolnej SGGW -AR Warszawa, ul. Rakow iecka 26