PRZEMIANY SUBSTANCJI ORGANICZNEJ W GLEBACH ZIELEŃCÓW I PARKÓW M IASTA ŁODZI

Transkrypt

1 ROCZNIKI GLEBOZNAW CZE T. XLII NR 1/2 W ARSZAW A 1991: 1«! 10T ALINA K U SIŃ SK A PRZEMIANY SUBSTANCJI ORGANICZNEJ W GLEBACH ZIELEŃCÓW I PARKÓW M IASTA ŁODZI Katedra G leboznawstw a SGGW -AR w W arszawie WSTĘP Wskaźnik em isji zanieczyszczeń atm osfery w województw ie łódzkim w ynosił w 1985 roku 60,6 t/km 2 i był trzykrotnie w iększy od średniej krajowej [ 1 1, 13]. W ojewództwo to plasuje się na czwartym miejscu wśród dziesięciu innych w ojew ództw w Polsce o najw iększych em i sjach zanieczyszczeń atm osfery. G łów nym i zanieczyszczeniam i pow ietrza na terenie aglomeracji łódzkiej są produkty spalania paliw, pył. dw utlenek siarki, tlenek azotu, tlenek w ęgla oraz zanieczyszczenia przem ysłowe, jak chlorowodór, siarkowodór, węglowodory aromatyczne, amoniak, benzyna, trój- i czterochloroetylen, akrylonitryl, p y ły w łókiennicze [5]. W zależności od rodzaju em isji gleby mogą ulegać alkalizacji, zakwaszeniu, zasoleniu, może w nich także zachodzić akumulacja metali ciężkich [1 4, 6, 7]. Długotrwały proces gromadzenia em itowanych składników zm ienia nie tylko w łaściw ości fizykochem iczne, ale i biologiczne gleb [14]. Zmienione warunki glebowe wpływają z kolei na przem iany substancji organicznej [8, 1 0, 1 2 ]. N iniejsze opracowanie wykonano w celu prześledzenia w p ływ u zanieczyszczeń przem ysłow ych i kom unikacyjnych na przem iany substancji organicznej w zależności od stref skażenia w glebach zieleńców i parków Łodzi. M ATERIAŁ I ZAKRES BADAŃ Próbki glebow e do badań pobrano z parków i traw ników zlokalizow anych w pierw szej i drugiej strefie skażenia w centra]nej części miasta oraz w czwartej strefie na obrzeżu miasta Łodzi.

2 102 A. Kusińska Badano dwa profile gleb z pierwszej strefy skażenia, 5 profilów z drugiej i 1 profil z czwartej strefy. Profile zlokalizow ane b yły w parkach (nr 2, 7 i 8) i na trawnikach (nr 1, 3, 4, 5 i 6). W szystkie badane gleby, poza glebą z profilu nr 8, zaliczono do antropogenicznych przekształconych m echanicznie i chem icznie [2]. Gleby te mają skład granulom etryczny piasków gliniastych z domieszką szkieletu od kilku do kilkunastu procent. Na ogół zawierają węglan wapnia w całym profilu, a ich ph w KC1 w yn osił ok. 7. Gleba naturalna z profilu nr 8, zlokalizowanego w zalesionym,,p arku Z drow ie, w ytw orzona z piasku luźnego, nie zaw ierała w ęglanu w apnia, a ph w KC1 w całym profilu w ynosiło ok. 4. W próbkach z w ierzchnich poziom ów om ów ionych profilów oznaczono ilość węgla ogólnego oraz skład frakcyjny próchnicy metodą Tiurina zm odyfikow aną przez K ozakiewicza [9]. W celu określenia w p ływ u zanieczyszczeń na strukturę cząsteczek kwasów hum inowych z próbek gleby w ybranych profilów (nr 4, 5 i 8) w yizolow ano kw asy hum inow e i oznaczono ich w spółczynnik absorbancji Q = oraz wykonano w idma w podczerwieni. W próbkach gleby z tych profilów oznaczono rów nież zawartość azotu ogólnego. WYNIKI Gleby trawników w pierwszej i drugiej strefie skażenia znajdują się w strefie silnego oddziaływania zanieczyszczeń. Stw ierdzono w w ierzchnich poziomach tych gleb wzbogacenie w w ęgiel organiczny w wyniku stosowania torfu, a także gromadzenia się pyłów w ęglow ych w postaci sadzy (tab. 1). P ył w ęglow y nie ulega hydrolizie w trakcie analizy składu frakcyjnego próchnicy i pozostaje w glebie po ekstrakcji, zw iększając ilość frakcji um ownie nazwanej huminami. W składzie próchnicy tych gleb przeważają kwasy hum inowe, a hum iny stanowią średnio od 61 do 83% węgla ogólnego. Obserwuje się także nagromadzenie bitum in w poziomach wierzchnich tych gleb. Stopień hum ifikacji jest wyjątkow o niski i w ynosi przeważnie od kilku do kilkunastu procent. Stosunek С : N w glebie z profilów 4 i 5 wynosi średnio od 35 do 50 (tab. 2). Rozkład substancji organicznej jest w tych glebach znacznie zahamow any. W takich warunkach m ikroorganizm y mogą konkurować z roślinami w pobieraniu azotu. Mała aktywność biologiczna, przesuszenie gleb, szeroki stosunek С : N uniem ożliwia syntezę humusu i odnawianie się jego zasobów. G leby w parkach w m niejszym stopniu narażone są na oddziaływ a-

3 Strefa skażenia P ollution area I II Stanow isko profil Sam pling place profile Skład frakcyjny próchnicy w glebach zieleńców i parkach Łodzi Changes in the fraction composition of soil humus of green areas and parks in Łódź Głębokość Depth cm С - total % bitum iny bitum ens С - ogólny dekalcytacja dekalcitation С w % С in % kw asy humin. humic acids kw asy fulw ow e fulvic acids 1i I i W % С ogólnym pozostałość residue % in С total stopień hum ifikacji degree of hum ification Tabela 1 ul. Kilińskiego 11/ ,78 0,316 0Д16 0,467 0,269 58,0 30,7 1, ,98 0,307 0,108 0,443 0,323 60,4 29,3 1, ,98 0,211 0,090 0,450 0,271 65,8 27,1 1,66 Park Starom iejski 0 5 2,80 0,095 0,108 0,542 0,582 52,6 44,0 0,93 ul. Franciszkańska ,081 0,080 0,403 0,295 54,1 41,6 1, ,00 0,052 0,067 0,176 0,231 47,4 47,4 0,76 ul. Złota 9/ , ,041 0,179 0,195 69,4 18,7 0, ,40 0,228 0,070 0,220 0,157 71,9 18,6 1, ,40 0,245 0,052 0,190 0,154 73,3 16,5 1,23 Al. Politechniki 0 5 3,12 0,384 0,098 0,228 0,108 73,8 13,9 2,11 ul. W róblewskiego ,43 0,402 0,084 0,212 0,110 76,3 11,9 1, ,38 0,189 0,068 0,207 0,162 73,7 18,4 1,28 ul. 8 Marca 0 5 3,08 0,248 0,099 0,091 0,066 83,7 8,3 1,38 ul. K ilińskiego ,03 0,330 0,094 0,046 0,035 83,3 5,8 1, ,15 0,176 0,078 0,186 0,162 80,9 13,5 1,15 ul. W róblewskiego 0 5 1,76 0,133 0,034 0,119 0,161 74,6 17,8 0, ,90 0,088 0,039 0,148 0,124 79,0 16,4 1, ,64 0,116 0,042 0,208 0,164 67,7 25,2 1,27 Park im. St. Ponia 0 5 3,51 0,101 0,109 0,472 0,546 65,0 32,1 0,86 towskiego ,10 0,073 0,104 0,592 0,614 55,4 42,2 0,96 Al. W łókniarzy ,55 0,059 0,064 0,415 0,441 61,6 36,0 0,94 C k w H С kwf С Ha* С Fa IV Park Zdrowie ,62 0,19 0,146 0,032 0,054 0,035 0,394 0,037 0,233 0,021 48,9 34,1 42,0 48,9 1,69 1,76 * Ha - hum ie acic1^ Fa fu lvie acids.

4 104 A. Kusińska Tabela 2 Zawartość N ogólnego w glebie oraz w spółczynnika Q w kw asach hum inowych Content of total N in soil and coefficient Q in humic acids Strefa skażenia j Profil nr Pollution area! Profile No 1 Głębokość Depth cm N ogółem N total % C/N ^ E472 Q E ,09 34,7 3, ,09 37,9 3, ,0 3,14 II , ,06 50,5 3, ,03 39,4 3,90 IV ,08 20,3 4, ,02 9,5 4,30 nie zanieczyszczeń. Lepsze zadarnienie, krzew y i drzewa stwarzają korzystniejsze warunki w ilgotnościow e do przem ian zachodzących w substancji organicznej. Uwidacznia się to w niższym od jedności stosunku w ęgla kw asów hum inow ych do fulw ow ych. Stopień hum ifikacji jest w yższy niż w glebach traw ników i w ynosi 37 44%, hum iny natom iast stanowią od 51 do 60% w ęgla ogólnego. W składzie frakcyjnym próchnicy z profilu nr 8 gleby naturalnej przeważają kwasy huminowe, zaś humin stwierdzono najmniej spośród badanych gleb. Stopień hum ifikacji substancji organicznej w warstwie 3 30 cm w ynosi średnio 45%, a stosunek С : N 15. Przyczyną gromadzenia się trwałych frakcji próchnicy w badanych glebach antropogenicznych jest mała aktywność biologiczna oraz duża zawartość węglanu wapnia i m etali ciężkich [2]. Związki te tworzą z próchnicą połączenia kompleksowe i chelatowe, przyczyniając się do jej stabilizacji. Oprócz różnic w składzie frakcyjnym próchnicy stwierdzono także różnice w strukturze kwasów hum inowych z gleb antropogenicznych w stosunku do naturalnych. W spółczynników absorbancji (Q), oznaczony dla kwasów hum inowych z gleb trawników, jest nieco niższy niż dla kw asów hum inow ych z gleby naturalnej (tab. 2). W skazuje to na w ięk szą arom atyzację cząsteczek kw asów hum inow ych z gleb antropogenicznych, a także w iększą masę cząsteczkową ich drobin. P otw ierd zeniem takiej budowy są widma w podczerwieni (rys. 1). Intensywniejsza absorpcja w zakresie widma przy 3400, 1640 oraz cm - 1 wskazuje na większą zawartość grup fenolow ych i w iększą liczbę w iązań С = 0 w chinonach i wiązań С С w pierścieniu arom atycznym.

5 Substancja organiczna w glebach Łodzi 105 Rys. 1. Widma w podczerw ieni kw asów hum inowych: 1 gleba naturalna, 2 gleba antropogeniczna Fig. 1. Infrared spectra of humic acids: 1 natural soil, 2 anthropogenic soil WNIOSKI 1. Zarówno w pierwszej, jak i drugiej strefie skażenia stwierdzono w antropogenicznych glebach traw ników podobny typ przemian substancji organicznej, mianowicie: wzbogacenie w ierzchnich poziomów w w ęgiel organiczny, mała intensyw ność procesów rozkładu i hum ifikacji substancji organicznej oraz szeroki stosunek С : N, przewaga w składzie frakcyjnym próchnicy hum in, bitum in i kw a sów hum inowych, większy udział związków aromatycznych w cząsteczkach kwasów hum inow ych. 2. Gleby w parkach we wszystkich strefach skażenia w mniejszym stopniu narażone są na degradację chemiczną i biologiczną, a przemiany substancji organicznej zachodzą w nich w tempie zbliżonym do tempa w glebach naturalnych. LITERATURA [1] Czarnowska K. A kum ulacja m etali ciężkich w glebach, roślinach i n iektórych zw ierzętach na terenie W arszawy. Rocz. Glebozn. 1980, 25, 1:

6 106 A. Kusińska [2] Czarnowska К. W łaściw ości fizykochem iczne gleb m iasta Łodzi огаз skład chem iczny m ateriału roślinnego. Spraw ozdanie z badań dla Urzędu M iasta Łodzi (Maszynopis), Katedra G leboznawstw a, W arszawa [3] Czerwiński Z., Kępka М., Pracz J. Zanieczyszczenie w ód gruntow ych i pow ierzchniow ych w aglom eracji w arszaw skiej. Mat. Symp. Nauk. pt. Ochrona środowiska m iejskiego. SGGW -AR W arszawa 1976: [4] Czerwiński Z. W pływ chem icznej technologii odśnieżania ulic na gleby i roślinność drzewiastą aglom eracji m iejskich. Zesz. Nauk. SGGW -AR, W arszawa 1978, 104. [51 D i e h 1 A. Problem y i zadania ochrony atm osfery w w ojew ództw ie łódzkim na tle zmian stanu zanieczyszczenia pow ietrza atm osferycznego. Mat. Konf. PZITS nt. Ochrona środow iska ze szczególnym uw zględnieniem regionu łódzkiego. Łódź VI 1986; [6] Dobrzański B., Czarnowska K., Czerwiński Z., Konecka- B e 11 e у K., Pracz J. Badania gleboznaw cze Parku Łazienkow skiego w W arszawie. Cz. II. W pływ aglom eracji m iejskiej na gleby i rośliny. Rocz. Nauk Roi. Ser. A 1975, 101, 1 : [7] Konecka-Betley K., Czarnowska K., Czerwiński Z., Pracz J. W pływ zanieczyszczeń atm osfery na w łaściw ości fizyko-chem iczne gleb. Przegląd Inform acyjny IGK. Zieleń m iejska Rok X 1974, 1 : [8] К o w a 1 i ń s к i S., Drozd J., Licznar M. W pływ zanieczyszczeń em itow a nych przez hutę m iedzi na skład ilościow y i jakościow y zw iązków próchnicznych. Mat. Sesji Nauk. pt: Ocena degradacji naturalnego środow iska ziem poł.-zach. Polski, PAN Oddział wc W rocławiu, Kom isja Nauk o Ziemi, [9] К o z а к i e w i с z A. Nowe poglądy na skład próchnicy niektórych typów gleb m ineralnych w św ietle w yników uzyskanych zm odyfikow aną metodą Tiurina. Rocz. Glebozn. 1966, 15, 1: [10] Kusińska A. Łakomieć I., Us akie wic z T. Changes in the fraction com position of soil humus of green areas in W arsaw. Pol. Ecol. Stud. 1983, 9, 1 2: [11] Lisiecka I., Petecka W. Zanieczyszczenie m etaliczne pow ietrza atm osferycznego m. st. W arszawy. Zdrowie Publiczne 1974, 85, 10. [12] Łakomieć I. Substancja organiczna w glebach traw ników i parków w arszaw skich. (w:) W pływ zieleni na kształtow anie środow iska m iejskiego. PWN, W arszawa [13] Raczkowski T. Emisja zanieczyszczeń do powietrza atm osferycznego w woj. łódzkim. Mat. Konf. PZITS nt. Ochrona środowiska ze szczególnym uw zględnieniem regionu łódzkiego. Łódź VI 1986: [14] Żukowska-W ieszczek D. W pływ skażenia środow iska na aktyw ność biologiczną gleb zieleńców w arszaw skich. Mat. Symp. Nauk. pt.: Ochrona środow iska m iejskiego. SGGW -AR. W arszawa 1975:

7 Substancja organiczna го glebach Łodzi 107 А. Кусиньска П РЕОБРАЗОВАНИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩ ЕСТВА В ПОЧВАХ СКВЕРОВ И ПАРКОВ ГОРОДА ЛОДЗИ К аф едра..очвезедения Варшавской сельскохозяйственной академии Резюме И сследовали влияние промышленных и двигательных загрязнений на преобразования органического вещ ества в почвах сверов и парков города Лодзи. Образцы почвы отбирали в центральной части города с наивысшими загрязнениями воздуха и на окраинах города в залесенном парке. В поверхностных слоях почв скверов наблюдалась концентрация органического углерода, широкое соотношение C:N, низкая степень гумификации органического вещ ества и накопление тверды х фракций гумуса. Гуминовые кислоты этих почв характеризую тся в сравнении с природной почвой высшей концентрацией ароматических частиц. A. K U S lrts K A TRANSFORM ATION OF ORGANIC MATTER IN SOILS OF GREENS AND PARKS OF THE ŁÓDŹ CITY D epartm ent of Soil Science, A gricu ltural U n iversity of W arsaw Summary The effect of industrial and traffic contam inations on the organic m atter transform ation in soils of greens and parks of Łódź is presented in the paper. Soil sam ples were taken from the central part of the city w ith the heaviest air contam ination and from the wooded park in the city margins. Organic carbon accum ulation, w idth of the C:N ratio, low organic m atter transform ation degree and accum ulation of solid humus fractions w ere observed. Humic acids from these soils are characterized, as compared to natural soil, by higher arom atization of particles. Dr A. Kusińska Praca wpłynęła clo redakcji w e wrześniu 1990 r. Katedra Gleboznawstwa SGGW -AR w W arszawie W arszawa, Rakowiecka 26120

8