2. Lokalizacja punktów kontrolno-pomiarowych monitoringu gleb województwa podkarpackiego

Transkrypt

1

2 Spis treści 1. Wstęp Lokalizacja punktów kontrolno-pomiarowych monitoringu gleb województwa podkarpackiego Kryteria wyboru punktów pomiarowo-kontrolnych Pobór próbek i zakres przeprowadzonych badań właściwości gleb Wyniki badań Właściwości podstawowe badanych gleb Zakwaszenie gleb Zasolenie gleb Zawartość węgla (C) i azotu (N) w glebie stosunek N:C Zanieczyszczenie gleb metalami ciężkimi Źródła zanieczyszczenia gleb metalami ciężkimi Ocena poziomu zawartości wybranych metali w glebach Zanieczyszczenie gleb siarką siarczanową (S SO 4 ) i wielopierścieniowymi węglowodorami aromatycznymi (WWA) Zawartość siarki siarczanowej w glebie Zanieczyszczenie gleb WWA Wnioski Materiały źródłowe

3 1. Wstęp Gleba stanowi podstawowy, nieodnawialny element geoekosystemu, który charakteryzuje się określonymi właściwościami fizycznymi, chemicznymi i biologicznymi, ukształtowanymi pod wpływem wielowiekowego działania naturalnego procesu glebotwórczego oraz rolniczej i pozarolniczej działalności człowieka. Właściwości gleby znajdują się w stanie określonej równowagi, która może ulegać korzystnym lub niekorzystnym zmianom pod wpływem tej działalności. Gleba posiada zdolność do samoregulacji właściwości, dlatego istnieje ogromna trudność analitycznego udokumentowania wpływu antropopresji na glebę i określenia jej udziału w stosunku do zmian, powodowanych przez czynniki naturalne. Jest to jeden z podstawowych powodów słabo rozwiniętego monitorowania właściwości gleb (w porównaniu z monitorowaniem innych elementów środowiska przyrodniczego) i wyciągania poprawnych wniosków. System monitorowania chemizmu gleb ornych Polski został rozpoczęty w 1995 roku. Badaniami monitoringowymi objęte zostały zmiany właściwości gleb, zachodzące wraz z upływem czasu pod wpływem czynników przyrodniczych i działalności gospodarczej człowieka. Założenia systemu zostały opracowane w Instytucie Uprawy, Nawożenia i Gleboznawstwa w Puławach na zlecenie Głównego Inspektora Ochrony Środowiska. Monitoring chemizmu gleb ornych stanowi jeden z elementów krajowej sieci Państwowego Monitoringu Środowiska, a badania odbywają się co 5 lat. Pierwsza seria badań obejmowała 1995, 2000 i 2005 rok. 2. Lokalizacja punktów kontrolno-pomiarowych monitoringu gleb województwa podkarpackiego 2.1 Kryteria wyboru punktów pomiarowo-kontrolnych i ich lokalizacja Bazę krajowego monitoringu chemizmu gleb, którego realizację rozpoczęto w 1995 roku, stanowi sieć punktów pomiarowo kontrolnych reprezentowana przez 216 profili glebowych zlokalizowanych na glebach ornych całego kraju. Lokalizacja tych punktów uwzględnia zróżnicowanie pokrywy glebowej (typy, gatunki, rodzaje, 3

4 kompleksy przydatności rolniczej, klasy bonitacyjne), a także inne czynniki środowiskowe, mogące być pomocne w pozyskiwaniu informacji o stanie i zmianach właściwości Podstawę wyboru punktów badawczych w poszczególnych województwach stanowiła szczegółowa analiza warunków glebowych, fizjografia oraz występowanie obszarów ekologicznego zagrożenia, powstałych w wyniku określonej działalności gospodarczej człowieka. Punkty zlokalizowane zostały w każdym województwie w liczbie od 6 (woj. opolskie, podlaskie) do 20 (woj. mazowieckie, lubelskie, dolno-śląskie).w zależności od województwa, na jeden punkt badawczy przypada od ha ( woj. śląskie) do ha (woj. podlaskie) gleb ornych. Duża liczba punktów badawczych zlokalizowana w niektórych województwach, przy stosunkowo małej powierzchni gleb ornych (np. woj. śląskie), czy ściśle określonych rejonach (np. rejon Rzeszowa) związana jest ze znacznym oddziaływaniem czynników antropogenicznych na środowisko glebowe. W rejonach o słabej antropopresji zagęszczenie punktów badawczych jest dużo mniejsze. Wyniki badań właściwości gleb uzyskiwane w sieci kontrolno-pomiarowej chemizmu gleb dają podstawę do opracowywania wieloletnich ocen stanu gleb i ich zanieczyszczenia, spowodowanego głównie emisjami pochodzącymi ze źródeł pozarolniczych. Tabela 1. Lokalizacja punktów pomiarowo kontrolnych monitoringu gleb w województwie podkarpackim L.p. Nr punktu (w sieci krajowej) Miejscowość Gmina Powiat Emisje przemysł Józefów Tuszów mielecki X Narodowy Pustków Dębica dębicki X Góra Sędziszów ropczyckosędziszowski Ropczycka Kolbuszowa Kolbuszowa kolbuszowski Brak wyraźnego oddziaływania zanieczyszczeń Górna Nisko Nisko niżański X Dębno Leżajsk leżajski X Zapałów Wiązownica jarosławski X Trzcinica Jasło jasielski X Godowa Strzyżów strzyżowski X Dukla Dukla krośnieński X Wzdów Haczów brzozowski X Niżatyce Kańczuga przeworski X Boratyn Chłopice jarosławski X Chołowice Krasiczyn przemyski X X X Lokalizację 14 punktów badawczych monitoringu gleb w województwie podkarpackim, która uwzględnia występujące źródła zanieczyszczenia, przedstawiono w tabeli 1, natomiast w tabeli 2 podano wartość i przydatność rolniczą badanych gleb. 4

5 5

6 Tabela 2. Wartość i przydatność rolnicza gleb w punktach pomiarowokontrolnych dla województwa podkarpackiego L. p. Nr punktu (w sieci krajowej) Miejscowość Gmina Powiat Klasa bonitac. Kompleks przydatności rolniczej Józefów Tuszów Narodowy mielecki III b 2 pszenny dobry Pustków Dębica dębicki IV a 6 żytni słaby Góra Ropczycka Sędziszów ropczyckosędziszowski III a 2 - pszenny dobry Kolbuszowa Górna Kolbuszowa kolbuszowski III b 4 żytni bardzo dobry Nisko Nisko niżański III a 6 żytni słaby Dębno Leżajsk leżajski III a 2 pszenny dobry Zapałów Wiązownica jarosławski III b 4 żytni bardzo dobry Trzcinica Jasło jasielski III b 10 pszenny górski Godowa Strzyżów strzyżowski III b 10 pszenny górski Dukla Dukla krośnieński IV a 11 zbożowy górski Wzdów Haczów brzozowski III b 10 pszenny górski Niżatyce Kańczuga przeworski II 1 pszenny bardzo dobry Boratyn Chłopice jarosławski II 1- pszenny bardzo dobry Chołowice Krasiczyn przemyski III a 10 - pszenny górski Klasy bonitacyjne gleb Klasa I - gleby orne najlepsze Klasa II - gleby orne bardzo dobre Klasa IIIa - gleby orne dobre Klasa IIIb - gleby orne średnio dobre Klasa IVa - gleby orne średniej jakości lepsze Klasa IVb - gleby orne średniej jakości gorsze Klasa V - gleby orne słabe Klasa VI - gleby orne najsłabsze 6

7 3. Pobór próbek i zakres przeprowadzonych badań właściwości gleb Próbki glebowe były pobierane do badań z poziomu orno-próchniczego z głębokości 0-20cm. W odpowiednio przygotowanych próbkach glebowych oznaczano między innymi: Właściwości podstawowe skład granulometryczny, zawartość próchnicy (materii organicznej), odczyn (ph) w wodzie i w 1N KCl, zawartość CaCO 3, kwasowość hydrolityczną i kwasowość wymienną, zawartość przyswajalnych dla roślin form fosforu, potasu, magnezu i siarki, zawartość glinu ruchomego (wymiennego), zawartość ogólną azotu, radioaktywność, przewodnictwo elektryczne właściwe, zawartość wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA). Obliczono zawartość węgla organicznego, stosunek węgla organicznego (C) do azotu (N) i zasolenie gleby; Zawartość pierwiastków chemicznych siarki, wapnia, magnezu, potasu, sodu, glinu, żelaza, fosforu manganu, kadmu, miedzi, chromu, niklu, ołowiu, cynku, kobaltu, wanadu, litu, berylu, baru, strontu i lantanu. 4. Wyniki badań Zakres przeprowadzonych badań gleb był bardzo szeroki, dlatego omówiono jedynie wyniki uznane za istotne z punktu widzenia występowania wpływu pozarolniczej działalności człowieka na właściwości gleb. 4.1 Właściwości podstawowe badanych gleb Zakwaszenie gleb Nadmierne zakwaszenie gleb jest czynnikiem zmniejszającym efektywność stosowania większości zabiegów agrotechnicznych, a zwłaszcza nawożenia mineralnego. Przyczynia się także do ograniczenia plonów. Ponadto występują wtórne skutki zakwaszenia gleby, takie jak zmniejszenie zdolności sorpcyjnej, a głównie pojawienie się dużych ilości glinu i manganu toksycznego dla roślin. Główną przyczyną tego stanu jest nasz umiarkowany klimat z przewagą opadów nad parowaniem, w wyniku czego kationy zasadowe, głównie magnez (Mg 2+ ) i wapń (Ca 2+ ) przemieszczają się w głąb gleby. Również duży wpływ na zakwaszenie mają rośliny, które zubożają glebę, pobierając z niej niezbędne do wzrostu i rozwoju pierwiastki, w tym kationy zasadowe wapnia i magnezu. Oprócz czynników naturalnych, nie mniej ważne są tzw. czynniki antropogeniczne, do których należą: stosowanie nawozów, (szczególnie azotowych typu amonowego i nawozów potasowych); zanieczyszczenie powietrza, zwłaszcza związkami siarki i azotu (w postaci kwaśnych opadów mokrych i suchych). Zabiegiem ograniczającym niepożądane skutki zakwaszenia gleb jest wapnowanie. Tabela 3. Ocena odczynu gleb ph w 1N KCl ph w H 2 O Odczyn gleby <4,5 do 5,0 bardzo kwaśne 4,6 5,5 4,6 5,5 kwaśne 5,6 6,5 5,6 6,5 lekko kwaśne 6,6 7,2 6,6 7,2 obojętne >7,3 od 7,3 zasadowe 7

8 Analiza wyników odczynu (ph) gleb ornych woj. podkarpackiego (tabela 4) wykazała, że gleby bardzo kwaśne występowały przez cały okres badawczy w powiecie niżańskim (385) i mieleckim (377) oraz strzyżowskim (p.439 na granicy ph przyjętego do gleb bardzo kwaśnych i kwaśnych w 1995 i 2000 roku, aż do bardzo kwaśnych w 2005 roku). Punkty badawcze 377 i 385 zostały wyznaczone jako miejsca narażone na emisje przemysłowe, natomiast punkt 439 znajduje się poza zasięgiem wyraźnego oddziaływania emisji przemysłowych. Gleby kwaśne występowały przez cały okres badawczy w 6 punktach pomiarowych (379, 383, 437, 443, 445 i 449). W przypadku gleby z p. 379 (powiat dębicki) w 2000 roku stwierdzono występowanie gleby bardzo kwaśnej (ph 4,3). Gleby lekko kwaśne stwierdzono w punktach : 381 (ropczycko-sędziszowski), 387 (leżajski), 389 (jarosławski) i 441 (krośnieński). Brak gleb o odczynie obojętnym. Tabela nr 4. Odczyn, przewodnictwo elektryczne właściwe i zasolenie gleby Nr punktu Cecha gleby ph w Przewodn. elektr. wł. Zasolenie H 2 O 1 N KCl ms/m mg KCl/100g ,3 5,7 5,5 4,3 4,3 4,3 11,97 9,60 13,20 31,6 25,9 34, ,7 5,4 6,1 4,8 4,3 5,0 5,54 4,60 7,40 14,6 12,1 19, ,9 7,2 7,2 6,2 6,0 6,3 14,96 16,70 15,60 39,5 44,1 41, ,7 6,3 6,5 5,8 5,2 5,0 7,92 8,70 8,90 20,9 22,9 23, ,7 5,8 5,6 4,4 4,4 4,0 2,20 2,30 3,90 5,8 6,1 10, ,7 7, ,7 5,8 5,0 8,27 9,90 8,00 21,8 26,1 21, ,7 7,0 5,9 5,6 5,9 4,7 5, ,60 14,9 22,2 22, ,3 6,6 5,7 5,0 5,2 4,6 3,55 4,60 7,60 9,4 12,1 20, ,7 5,9 5,4 4,6 4,5 4,2 3,52 4,60 5,30 9,3 12,1 13, ,1 7,8 7,0 6,4 6,4 5,9 9,51 9,90 12,20 25,1 26,1 32, ,4 6,5 5,9 5,3 5,0 4,7 5,02 5,10 5,20 13,2 13,5 13, ,4 7,0 6,4 5,4 5,9 5,3 7,70 9,90 11,2 20,3 26,1 29, ,7 6,6 6,3 5,9 5,5 5,4 13,64 12,10 17,60 36,0 31,9 46, ,6 6,8 6,4 5,8 5,4 5,2 6,86 5,30 9,40 16,1 14,0 24,8 Wapnowanie ma wszechstronny i korzystny wpływ na właściwości fizyczno-chemiczne i biologiczne gleb. Wpływa na tworzenie żyzności gleby, czynnika umożliwiającego uzyskiwanie wysokich plonów i efektywne wykorzystanie nawożenia NPK (azotowofosforowo-potasowego). Podstawowymi wskaźnikami do określenia potrzeb wapnowania są: wielkość ph i kategoria agronomiczna, wynikająca ze stopnia zwięzłości gleby. Potrzeby wapnowania precyzują ilość stosowanych nawozów wapniowych i ich formę, w zależności od składu granulometrycznego gleby. Przeprowadzone badania wykazały, że dla większości gleb ornych województwa wapnowanie gleb jest potrzebne i wskazane. 8

9 Tabela 5. Potrzeby wapnowania gleb Potrzeby ph gleb kategorii agronomicznych wapnowania bardzo lekkie lekkie średnie ciężkie Konieczne do 4,0 do 4,5 do 5,0 do 5,5 Potrzebne 4,1 4,5 4,6 5,0 5,1 5,5 5,6 6,0 Wskazane 4,6 5,0 5,5-5,5 5,6 6,0 6,1 6,5 Ograniczone 5,1 5,5 5,6 6,0 6,1 6,5 6,6 7,0 Zbędne od 5,6 od 6,1 od 6,6 od 7, Zasolenie gleb Zasolenie gleby określa stopień wysycenia roztworu glebowego składnikami mineralnymi, z których najważniejszą rolę odgrywają kationy sodu, potasu, wapnia, magnezu oraz aniony chlorkowe, amonowe, siarczanowe, fosforanowe, węglanowe i azotanowe. Czynnikiem pogłębiającym zasolenie gleb jest zmiana ich odczynu na bardziej zasadowy, co powoduje, że składniki mineralne przechodzą w postać nierozpuszczalnych soli i nie mogą być pobrane przez rośliny. Przyczyny zasolenia gleb można podzielić na naturalne (oddziaływanie wód słonych w pasie przymorskim, migracja jonów w wodach sąsiadujących z naturalnymi pokładami soli) i antropogeniczne (przemysł wydobywczy, emisje pyłów zawierających sód i potas, stosowanie nawozów sztucznych).w warunkach klimatu umiarkowanego, gdzie opady przeważają nad parowaniem, następuje naturalne odsalanie wierzchnich warstw gleby poprzez przesiąkanie wód opadowych z rozpuszczonymi solami. Zasolenie gleby wpływa negatywnie na zdrowotność roślin, powoduje zahamowanie procesów wzrostowych, obniżenie wydajności fotosyntezy, prowadzi do suszy fizjologicznej. Tabela 6. Kategorie degradacji gleb wg zasolenia Kategoria Przewodn.elektr. wł. roztworu Wrażliwość roślin [m S/m] gleba naturalna do 20 nie reagują degradacja słaba reagują niektóre degradacja średnia reaguje większość degradacja silna tolerują niektóre degradacja bardzo silna powyżej 160 rośliny giną Przeprowadzone badania nie wykazały degradacji gleb ornych w województwie z powodu zasolenia.( tab. 4). Najwyższe wartości stężenia soli w glebie stwierdzono jedynie w dwu przypadkach - w glebie punktu 381 (powiat ropczycko-sędziszowski 16,70 ms/m, 2000r. ) oraz punktu 447 (powiat jarosławski 17,60 ms/m, 2005r.), ale nie przekraczały one górnej wartości zasolenia, przyjętej dla gleb naturalnych, tj. 20mS/m (tab.6). 9

10 4.1.3 Zawartość węgla (C ) i azotu (N ) w glebie stosunek C:N Dostępność dla roślin azotu uwalnianego podczas rozkładu szczątków roślinnych zależy od stosunku C:N rozkładającej się substancji organicznej. Gdy stosunek ten jest zbyt szeroki (powyżej 32:1), wówczas następuje spowolnienie mineralizacji substancji organicznej oraz pobieranie azotu przyswajalnego dla roślin przez mikroorganizmy (uwstecznianie). Gdy jest on węższy, następuje intensyfikacja mineralizacji azotu, który nie jest wykorzystywany przez rośliny. W glebach stosunek C:N jest różny, w zależności od rodzaju gleby. W glebach darniowych jest zwykle węższy niż w glebach leśnych, natomiast w poziomach próchniczych profilu glebowego jest zwykle szerszy niż w poziomach mineralnych. Stosunek ten prawie zawsze szybko się zawęża wraz ze wzrostem głębokości w profilu. Dla większości gleb C:N w poziomie próchniczym wynosi od 8 do 15, najczęściej Badane gleby z woj. podkarpackiego nie wykazywały w tym zakresie istotnego odstępstwa (tab.7). Tabela 7. Właściwości 0-20 cm warstwy gleb ornych (węgiel organiczny, azot ogółem, stosunek węgla do azotu, próchnica) Cecha gleby Nr C : N C organiczny N ogółem Próchnica punktu % % ,3 12,5 13,0 1,72 1,82 1,69 0,120 0,145 0,130 2,97 3,34 2, ,3 10,0 12,0 1,18 0,98 0,96 0,115 0, ,03 1,69 1, ,0 12,2 11, ,96 0,089 0,077 0,081 1,84 1,62 1, ,8 13,5 13,2 1,45 1,43 1,37 0,092 0,106 0,104 2,50 2,46 2, ,4 11,3 14,3 1,13 0,97 0,93 0,099 0,086 0,065 1,95 1,68 1, ,9 13,1 12,6 1,11 1,05 1,06 0,062 0,080 0,084 1,92 1,82 1, ,1 12,1 7,9 0,88 0,85 0,66 0,067 0,070 0,084 1,52 1,46 1, ,2 9,2 10,4 0,84 0,83 0,79 0,082 0,090 0,076 1,45 1,44 1, ,1 12,1 8,3 1,01 0,97 0,81 0,059 0,080 0,098 1,74 1,93 1, ,1 8,3 8,4 1,36 1,24 1,13 0,134 0,150 0,135 2,35 2,14 1, ,2 11,7 14,5 1,54 1,38 1,57 0,108 0,118 0,108 2,66 2,38 2, ,4 9,5 9,7 1,19 1, ,104 0,120 0,110 2,06 1,96 1, ,2 12,3 11,1 2,24 2,09 2,11 0,170 0,170 0,190 3,87 3,61 3, ,3 9,6 10,2 1,23 1,36 1,26 0,100 0,142 0,124 2,12 2,45 2, Zanieczyszczenie metalami ciężkimi (Cd, Cu, Ni, Pb, Zn), wielopierścieniowymi węglowodorami aromatycznymi (WWA) i siarką siarczanową powierzchniowej warstwy gleb ornych (0-20 cm) Źródła zanieczyszczenia gleb metalami ciężkimi Analiza zawartości metali ciężkich w glebie wymaga w pierwszej kolejności oceny genezy ich pochodzenia, tj. ustalenia, czy ich źródłem jest skała macierzysta czy tez czynniki antropogeniczne. Naturalna zawartość metali ciężkich w glebach Polski (tab. 8) nie stanowi zwykle zagrożenia dla przyrody ożywionej. 10

11 Tabela 8. Naturalna, najczęstsza zawartość wybranych metali ciężkich w glebach Polski [mg/kg s. m. gleby] [1] Pierwiastek Gleby lekkie Gleby średnie i ciężkie Gleby organiczne Pb Zn Cu Cd Ni , , ,05 10 Pierwiastki śladowe dostają się do gleby w wyniku działalności człowieka. Zawartość metali ciężkich jest zróżnicowana i zależy głównie od takich czynników jak: geochemiczny charakter glebotwórczego podłoża (skały macierzystej), glebotwórcze procesy wietrzenia utworów geologicznych oraz kumulacji i wymywania składników, agrotechniczne czynniki kumulacji, wymywania i wynoszenia składników z plonami, depozyty przemysłowych i bytowo-gospodarczych zanieczyszczeń (w tym odpadów). Istotne jest więc uwzględnienie w ocenie poziomu zawartości metali na danym obszarze, jego lokalizacji w stosunku do źródła zanieczyszczeń. Kationowe metale śladowe zatrzymywane są w powierzchniowej warstwie gleb, a ich przemieszczanie w głąb profilu glebowego jest stosunkowo powolne. Nadmierna akumulacja metali ciężkich w warstwie powierzchniowej gleb stanowi jedną z podstawowych przyczyn degradacji chemicznej właściwości gleb oraz zanieczyszczeń glebowo-gruntowych i powierzchniowych. Nagromadzenie w glebie metali ciężkich, szczególnie w formie łatwo dostępnej dla roślin, może być bezpośrednią przyczyną ich nadmiernego pobierania przez rośliny i stanowić poważne zagrożenie dla zdrowia ludzi i zwierząt. W tabeli 9 przedstawiono zawartość metali ciężkich w wybranych źródłach zanieczyszczeń. Tabela 9. Zawartość metali ciężkich w wybranych źródłach zanieczyszczeń [mg/kg s.m. gleby] [2] Zawartość metali ciężkich Źródło Cd Zn Cu Pb Ni Popioły z węgla kamiennego Pyły kominowe elektrowni Osady z oczyszczalni ścieków Nawozy fosforowe Odpady komunalne

12 4.2.2 Kryteria zanieczyszczenia gleb metalami ciężkimi O dostępności metali ciężkich dla roślin decyduje wiele czynników środowiska przyrodniczego, ale według opinii wielu badaczy, najważniejsze z nich to: skład granulometryczny gleb, odczyn (ph) i zasobność gleb w próchnicę. Większość metali ciężkich jest łatwo pobierana przez rośliny w warunkach kwaśnego odczynu gleb. Wzrost odczynu gleby do wartości ph w granicach 6,5-7,5 zmniejsza pobieranie metali ciężkich przez rośliny. Ważnym czynnikiem decydującym nie tylko o zawartości, ale i mobilności metali ciężkich w glebach, jest skład granulonetryczny (zawartość części spławialnych). Skład granulometryczny gleby kształtuje jej zdolności sorbcyjne (ograniczenie ruchliwości makro- i mikropierwiastków). Wymienione wyżej trzy cechy gleby tj. skład granulometryczny, odczyn i zawartość próchnicy w glebie determinują, oprócz zawartości danego metalu, zaliczenie gleby do określonej klasy (stopnia) zanieczyszczenia (tab.10) Tabela 10.Graniczne wartości metali ciężkich w 0-20 cm warstwie gleb [2] Metal Ołów Pb Cynk Zn Miedź Cu Nikiek Ni Kadm Cd Grupa gleb A B C A B C A B C A B C A B C Stopień zanieczyszczenia gleb 0 I II III IV V mg/kg gleby ,3 0,5 1, ,0 1,5 3, >2500 >5000 >7000 >3000 >5000 >8000 >3000 >500 >750 >400 >600 >1000 >5 >10 >20 0 zawartość naturalna (gleby nie zanieczyszczone) IV - silnie zanieczyszczone I zawartość podwyższona V - bardzo silnie zanieczyszczone II słabe zanieczyszczenie III średnie zanieczyszczenie 12

13 Kadm (Cd) jest metalem ciężkim, naturalnie występującym w środowisku, jednak większość emisji tego metalu wynika z różnorodnej działalności człowieka (produkcja metali nieżelaznych, spalanie paliw kopalnych, stosowanie nawozów). Kadm występuje w stanie naturalnym w skałach fosforowych, które wydobywa się i wykorzystuje jako surowiec do produkcji mineralnych nawozów fosforowych. Jako gotowy produkt nawozy te zawsze zawierają określoną ilość kadmu, w zależności od początkowej jego zawartości w skałach fosforowych. Uważa się, że kadm jest szkodliwy zarówno dla środowiska, jak i dla ludzi. Stwierdzono, że nawozy fosforowe są głównym źródłem kadmu w gruntach ornych, w których wykazują tendencję do akumulacji. Rośliny uprawne w sprzyjających warunkach glebowych (niskie ph) wchłaniają kadm z gleby, dlatego może przedostawać się ten pierwiastek do łańcucha żywieniowego. Przyjmowany z żywnością kadm ulega kumulacji w organiźmie człowieka. W tabeli 11 zestawiono stwierdzone zawartości kadmu w glebach ornych województwa. Z zestawienia wynika, że najwyższe zawartości kadmu stwierdzono w glebach ornych położonych w powiecie kolbuszowskim (383) oraz brzozowskim (443). Zawartość ta odpowiadała pierwszemu stopniowi zanieczyszczenia w 2000 i 2005 roku, a dotyczyła gleb zakwalifikowanych do kwaśnych. Podwyższone zawartości kadmu występowały w punkcie 441 (powiat krośnieński) na glebach lekko kwaśnych. Tabela 11. Zawartość kadmu (Cd) i miedzi (Cu) w powierzchniowej warstwie gleby ornej Pierwiastek Nr Kadm Cd Miedź Cu punktu mg/kg gleby Zaniecz. met. IUNG mg/kg gleby Zaniecz. met IUNG ,43 0,34 0, ,8 12,2 12, ,15 0,23 0, ,2 4,8 3, ,39 0,39 0, ,2 9,7 9, ,97 1,03 0, ,2 6,3 6, ,23 0,19 0, ,8 3,0 4, ,36 0, ,7 9,7 6, ,32 0,28 0, ,2 6,3 5, ,37 0,29 0, ,8 10,2 10, ,36 0,34 0, ,8 9,2 9, ,49 0,49 0, ,3 31,8 28, ,44 0,66 0, ,3 13,8 13, ,32 0,25 0, ,3 11,7 10, ,29 0,25 0, ,3 11,7 10, , , ,7 19,3 16, Miedź (Cu) w środowisku glebowym występuje w różnych formach, tworząc z reguły połączenia mało ruchliwe. Podlega silnej sorpcji przez substancję organiczną i minerały ilaste. Zawartość miedzi w glebach ściśle zależy od ich rodzaju i wykazuje dodatnią korelację ze składem granulometrycznym. Podstawowym źródłem zanieczyszczenia gleb miedzią jest hutnictwo miedzi, a także nieumiejętne stosowanie mikronawozów i odpadów organicznych. Miedź jest składnikiem niezbędnym w przebiegu procesów metabolicznych, a spełniane funkcje regulacyjne są bardzo zróżnicowane. Znany jest udział miedzi w regulacji procesów generatywnych roślin, 13

14 procesu fotosyntezy, oddychania oraz w przemianach związków azotowych. Dostępność miedzi dla roślin w dużym stopniu uzależniona jest od ph. Wraz z obniżeniem poziomu ph, przyswajalność miedzi wzrasta. Istotną rolę w przyswajalności miedzi przez rośliny, obok intensywnej sorpcji przez koloidy glebowe, odgrywa również współdziałanie z innymi pierwiastkami, a zwłaszcza antagonistyczne działanie żelaza, cynku i fosforu. Przy wysokim odczynie gleb i intensywnym nawożeniu fosforowym może nastąpić unieruchomienie miedzi. Niedobory miedzi są częstsze, niż występowanie następstw spowodowanych jej nadmiarem. Nie stwierdzono w analizowanych próbkach gleb ornych ponadnormatywnych zawartości miedzi. Najwyższa zawartość tego pierwiastka występowała przez cały okres badawczy w punkcie 441 (Dukla, powiat krośnieński), ale nie przekraczała ona poziomu dopuszczalnego dla występującego typu gleby ornej. W pozostałych punktach sieci badawczej zawartości miedzi była niska. Nikiel (Ni) jest związany geochemicznie z żelazem i kobaltem, a gleby o dużej zawartości tych pierwiastków charakteryzują się na ogół również dużą zawartością niklu. Ruchliwość niklu w glebach uzależniona jest od składu granulometrycznego i budowy mineralogicznej gleby. Nikiel jest silnie wiązany przez koloidy mineralne i wodorotlenki żelaza i w związku z tym jego przemieszczanie jest ograniczone. Źródłem zanieczyszczenia gleb niklem są głównie emisje przemysłowe, stosowanie osadów ściekowych, nieumiejętne nawożenie nawozami fosforowymi. Znaczenie niklu w procesach fizjologicznych, jak i specyfika jego działania nie są do końca poznane i ustalone. Znany jest natomiast jego udział w procesach wiązania azotu przez bakterie glebowe. Jeśli znajduje się w roztworze glebowym w formach rozpuszczalnych, jest łatwo pobierany przez rośliny, co stanowić może niebezpieczeństwo dla ludzi i zwierząt. Tabela 12. Zawartość niklu (Ni ) i ołowiu (Pb) w powierzchniowej warstwie gleby ornej Pierwiastek Nr punktu Nikiel Ni Ołów Pb mg/kg gleby Zaniecz. met. IUNG mg/kg gleby Zaniecz. met IUNG ,7 13,7 15, ,3 23,5 26, ,2 5,0 4, ,3 11,6 14, ,5 13,6 11, ,9 13,2 14, ,0 8,9 7, ,5 36,7 35, ,5 4,0 4, ,5 9,2 13, ,2 12,9 12, ,8 11,9 15, ,1 11,1 9, ,6 14,4 15, ,8 18,1 17, ,5 14,5 17, ,1 17,6 14, ,9 18,6 17, ,7 53,5 44, ,5 20,1 21, ,0 22,1 26, ,5 15,7 20, ,2 17,6 18, ,0 13,2 14, ,2 15,1 13, ,8 13,1 12, ,9 23,8 19, ,3 19,1 19, Podwyższoną zawartość niklu, odpowiadającą I stopniowi zanieczyszczenia gleby stwierdzono w punktach 441 (pow. krośnieński, 2000 r.) oraz 443 (pow. brzozowski, 14

15 2005 r.). Gleba punktu 441 zaliczona została do średnio ciężkich, zawartość niklu w tej glebie była przez cały okres badawczy podwyższona, na granicy dopuszczalnej dla tego typu gleb tj. 50 mg Ni/kg gleby. Ołów (Pb) jest metalem ciężkim, którego występowanie w glebach ma bezpośredni związek z budową mineralogiczną gleb, przy czym w glebach użytkowanych rolniczo zawartość ołowiu jest silnie powiązana również ze składem granulometrycznym i substancją organiczną gleby. W środowisku glebowym ołów migruje znacznie mniej intensywnie niż kadm i cynk. Mimo to, stosunkowo łatwo pobierany jest przez rośliny, co może powodować bezpośrednie zagrożenie w łańcuchu pokarmowym. Procesowi nadmiernego pobierania ołowiu sprzyja kwaśny odczyn gleb, słabe zdolności sorpcyjne oraz niska zawartość próchnicy w glebach. Ołów jest metalem szczególnie niebezpiecznym dla człowieka. Szkodliwe oddziaływanie ołowiu na organizm ludzki przejawia się w uszkadzaniu tkanki nerwowej, zaburzeniach pracy organów wewnętrznych, zakłóceniu funkcji szpiku kostnego. Głównym źródłem zanieczyszczenia gleb ołowiem jest przemysł ciężki i motoryzacja, dostarczająca do atmosfery związki ołowiu. Badania gleb ornych nie wykazały ponadnormatywnych zawartości ołowiu (tab. 12). Tabela 13. Zawartość cynku (Zn ) w powierzchniowej warstwie gleby ornej Nr punktu mg/kg gleby Cynk Zn Zaniecz. met. IUNG ,7 61,7 71, ,7 27,5 28, ,3 46,7 40, ,3 136, ,6 20,5 25, ,0 48,3 42, ,1 11,1 9, ,0 51,7 40, ,0 51,7 40, ,0 95,3 90, ,3 60,3 62, ,5 35,0 39, ,0 31,7 34, ,7 50,1 48, Cynk (Zn) jest metalem ciężkim występującym w glebach w postaci różnych związków, przy czym zawartość cynku zmienia się w zależności od gatunku gleb, wykazując również zależność od składu granulometrycznego. Z uwagi na dużą rozpuszczalność związków, w których występuje, przyswajalność cynku i związane z tym przechodzenie przez rośliny do łańcucha pokarmowego jest znaczne. Przemieszczaniu i pobieraniu cynku sprzyja, podobnie jak i innym metalom, niski odczyn gleby, jak również zawartość i właściwości substancji organicznej w glebie. Głównym źródłem zanieczyszczenia gleb cynkiem jest przemysł i będące jego konsekwencją opady pyłów metalonośnych. Zanieczyszczenie gleb cynkiem może być również spowodowane niewłaściwym stosowaniem w rolnictwie osadów ściekowych. Cynk jest pierwiastkiem niezbędnym w procesach regulujących metabolizm organizmów żywych. Stąd też zarówno jego nadmiar, jak i niedobór może być 15

16 przyczyną powstawania różnego rodzaju zakłóceń. Toksyczność cynku jest znacznie mniejsza niż kadmu czy ołowiu, jednak nadmierna jego zawartość w organiźmie człowieka może sprzyjać zaburzeniom w obrębie układu krwionośnego i przewodu pokarmowego. Podwyższoną zawartość cynku w glebie stwierdzono w punkcie 383 (powiat kolbuszowski) przez cały okres badawczy. 4.3 Zanieczyszczenie gleb siarką siarczanową S - SO 4 i wielopierścieniowymi węglowodorami aromatycznymi (WWA) Zawartość siarki siarczanowej (S SO 4 ) w glebach Siarka jest pierwiastkiem powszechnie występującym w przyrodzie, a jej zawartość w glebie waha się od 0,001 do 1,8 %, (najczęściej 0,2 %), w granicach 0,3-50 mg/100g. Wyższe zawartości siarki spotyka się w glebach rejonów suchych i zanieczyszczonych oraz w glebach organicznych. Siarka występuje w glebach w różnych formach, ale z punktu widzenia rolnictwa i ochrony środowiska najważniejszą formą jest siarka siarczanowa. Ta forma siarki, oprócz azotu, fosforu, potasu i magnezu, jest podstawowym składnikiem pokarmowym dla roślin, a zatem decyduje o poziomie i jakości plonów. Jest ona również wskaźnikiem antropogenicznym zanieczyszczenia środowiska glebowego. Źródłem siarki w glebie mogą być również kwaśne deszcze. Długotrwały dopływ do gleby związków siarki, mimo wymywania, powoduje znaczne jej nagromadzenie w glebie. Wynikiem tego zjawiska jest intensywny rozwój procesu chemicznej degradacji gleb oraz nadmierne pobieranie siarki przez rośliny. Wysokie stężenie siarki w roślinach może być ważnym czynnikiem zmniejszającym ich wartość użytkową (konsumpcyjną oraz paszową i technologiczną). Potrzeby pokarmowe w stosunku do siarki zależą od gatunku rośliny i wielkości uzyskiwanego plonu. Ilościowe zapotrzebowanie na siarkę u poszczególnych gatunków jest na ogół zbliżone do zapotrzebowania fosforu. Zróżnicowanie poszczególnych gatunków roślin uprawnych pod względem zapotrzebowania na siarkę wskazuje nie tylko na różne potrzeby nawozowe wobec tego składnika, lecz również na różną tolerancję niektórych roślin na nadmiar siarczanów w glebie. Naruszenie równowagi pod wpływem czynników zewnętrznych, tj. wysokiego nawożenia azotowego lub nadmiernej imisji siarki przez gleby prowadzi do zakłócenia procesów fizjologicznych (metabolizm azotu, ograniczenie syntezy białka oraz obniżona aktywność fotosyntezy wskutek chlorozy itp.). W takich warunkach siarka decyduje o plonowaniu roślin, bowiem niedobór tego składnika bezpośrednio, a nadmiar pośrednio - poprzez degradację gleb - powoduje zahamowanie wzrostu roślin i spadek produkcji biomasy. Coraz powszechniejsze stosowanie wysokoprocentowych nawozów spowodowało spadek dopływu siarki do gleby. Znaczny spadek emisji siarki, a zatem i imisji do gleby oraz wymycie tego pierwiastka z gleby do wód glebowo-gruntowych może być przyczyną ujawnienia się niedoboru siarki. Biorąc pod uwagę powyższy fakt, niezbędnym jest rozpoznanie występowania i ocena stanu zasobności w siarkę gleb użytków rolnych. Rozpoznanie to będzie pomocne do oceny ewentualnych potrzeb nawożenia roślin siarką, a także do wyznaczenia obszarów gleb intensywnie degradowanych chemicznie związkami siarki. W tabeli 14 zestawiono wyniki pomiarów zawartości siarki siarczanowej w powierzchniowej warstwie gleby ornej na terenie województwa. Z zestawienia 16

17 wynika, że najwyższe zawartości tej substancji utrzymywały się w punkcie 379 (powiat dębicki) przez cały okres badawczy. W 1995 roku ilość siarki siarczanowej w glebie ww. punktu odpowiadała zawartości podwyższonej. Od 2000 roku zawartość siarki wzrosła do poziomu przyjętego dla III stopnia zanieczyszczenia (średnie zanieczyszczenie) i poziom ten utrzymywał się również w 2005 roku. Tabela 14. Zawartość S-SO 4 i WWA w 0-20 cm warstwie ornej gleb Pierwiastek (substancja) S-SO 4 WWA Nr mg/kg gleby zanieczyszczenie µg/kg gleby zanieczyszczenie punktu met. IUNG met. IUNG ,12 1,88 2, ,50 2,88 2, ,63 1,50 2, ,25 1,00 1, ,25 1,12 0, ,88 1,00 0, ,12 0,88 0, ,63 0,63 0, ,25 0,95 0, ,88 1,08 1, ,25 1,00 1, ,88 1,88 1, ,63 1,63 1, ,50 1,38 0, Uwaga! W przypadku siarki siarczanowej 1 oznacza zawartość niską (naturalną). Tabela 15. Graniczne zawartości siarki siarczanowej w 0-20 cm warstwie gleb [2] Symbol grupy gleb Grupa gleb Stopnie zawartości I II III IV mg/100g gleby S SO 4 A Gleby lekkie (0-20% frakcji <0,02mm) < = 1,5 1,6-2,5 2,6 3,5 > 3,5 B Gleby średnie (21-35% frakcji 0,02mm) < =2,0 2,1 3,0 3,1 4,0 >4,0 C Gleby ciężkie (>35% frakcji <0,02mm) < = 2,5 2,6 3,5 3,6 5,0 > 5,0 D Gleby mineralnoorganiczne (10-20% materii organicznej) < = 3,0 3,1 5,0 5,1 10,0 >10,0 E Gleby organiczne (>20% materii organicznej) < = 5,0 5,1 10,0 10,0 15,0 >15,0 17

18 4.3.2 Zanieczyszczenie gleb WWA Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) występują jako mieszanina związków zawierających dwa lub więcej aromatycznych pierścieni, połączonych ze sobą wspólną parą atomów węgla. Właściwości fizyczne i chemiczne poszczególnych WWA są zróżnicowane, w zależności od masy cząsteczkowej związku. Niektóre WWA wykazują właściwości toksyczne, wpływają na odporność i reprodukcję organizmów lub charakteryzują się właściwościami kancerogennymi. W warunkach naturalnych WWA powstają podczas pożarów naturalnych zbiorowisk roślinnych, wybuchów wulkanów oraz syntezy przez rośliny lub mikroorganizmy, rozkładające materiał organiczny. Obecnie największe ilości WWA uruchamiane są do środowiska podczas spalania paliw kopalnych i biomasy, wykorzystywanych do ogrzewania domów, spalania paliw przez pojazdy, działalności przemysłu ciężkiego związanego z przetwarzaniem węgla i ropy naftowej (koksownie, rafinerie, huty żelaza, aluminium, miedzi), a także produkcji węgla drzewnego i spalania odpadów. Obecność WWA stwierdzono we wszystkich elementach środowiska atmosferze, wodzie, glebie i biosferze. Tabela 16. Graniczne wartości WWA w 0-20 cm warstwie gleb [2] Zawartość WWA µg/kg gleby Stopień zanieczyszczenia Ocena zanieczyszczenia <200 0 Nie zanieczyszczona (zawartość naturalna) Zawartość podwyższona Mało zanieczyszczona Zanieczyszczona Silnie zanieczyszczona > Bardzo silnie zanieczyszczona Wyniki badań gleb na zawartość WWA przedstawia tabela 14. Analizowane próbki gleby ornej wykazały zawartość podwyższoną WWA, która w 1995 roku występowała w blisko połowie objętych badaniami punktów. W przypadku dwóch punktów: 387 (Dębno-powiat leżajski) i 439 (Godowa-powiat Strzyżowski) zanieczyszczenie odpowiadało drugiemu stopniowi (mało zanieczyszczona), natomiast w punktach 379, 385, 441 i 445 pierwszemu stopniowi zanieczyszczenia (zawartość podwyższona). W przypadku punktu 439 (Godowa) zanieczyszczenie stwierdzono jedynie w 1995 roku i w późniejszym okresie już nie zostało potwierdzone. W 2000 roku stwierdzono pierwszy stopień zanieczyszczenia WWA w sześciu punktach pomiarowych: 377, 379, 381, 385, 387 i 441.W 2005 roku już w 9 punktach stwierdzono niewielkie zanieczyszczenie WWA, odpowiadające pierwszemu stopniowi - zawartość podwyższona (377, 379, 381, 387, 441, 443, 445 i 447). W przypadku punktów: 379 ( Pustków powiat dębicki), 385 (Nisko-powiat niżański), 387 (Dębnopowiat leżajski) i 441 (Dukla-powiat krośnieński) nieznaczne zanieczyszczenie WWA utrzymywało się przez cały okres badawczy. Ocenę zanieczyszczenia gleb przez WWA oparto na kryterium odnoszącym się do sumy 9 WWA, które stwarzało największe możliwości porównania z wcześniejszymi ocenami zanieczyszczenia gleb przez WWA metodyką, opracowaną przez IUNG (6). Zgodnie z tym kryterium 93% badanych gleb w kraju należy uznać za nie zanieczyszczone, a tylko 7% (16 punktów badawczych) za zanieczyszczone. Wśród ww. 16 punktów nie występują gleby z terenu województwa podkarpackiego. 18

19 5. Wnioski 1. Przeprowadzone w latach badania gleb wykazały, że na terenie województwa podkarpackiego utrzymuje się, a w wielu przypadkach postępuje zakwaszenie gleb. Nie stwierdzono występowania gleb o odczynie obojętnym (ph>6,5). 2. Przeprowadzone pomiary nie wykazały występowania nadmiernego zasolenia gleb. Nie stwierdzono zanieczyszczenia gleb w punktach określonych jako miejsca narażone na emisje przemysłowe. 3. Poziom zawartości analizowanych metali śladowych w glebie był niski. Nieznacznie podwyższone zawartości metali występowały sporadycznie. Potwierdzone badaniami niskie wartości ph gleby sprzyjają jednak pobieraniu metali przez rośliny, dlatego ważne jest przeprowadzenie wapnowania gleb ornych, w przypadku niekorzystnego obniżenia ph. 4. Stwierdzona obecność WWA w wielu przypadkach odpowiadała podwyższonej zawartości lub glebom mało zanieczyszczonym, a gleby pozostałych punktów badawczych wykazywały zawartość uznaną za naturalną. Zgodnie z kryterium przyjętym przez IUNG (6), gleby w woj. podkarpackim uznane zostały za nie zanieczyszczone WWA. 5. Pojawiające się niewielkie zanieczyszczenia w powierzchniowej warstwie gleb ornych województwa nie wpływają w większym stopniu na przydatność rolniczą gleb. Wyniki badań dotyczące zawartości metali, siarki siarczanowej czy WWA w glebach punktów kontrolnych wykazały w większości przypadków bardzo niewielkie różnice w poszczególnych okresach przeprowadzonych badań. Można przyjąć, że wielkości te znajdowały się w granicach błędu analitycznego. Wynikało to prawdopodobnie z braku występowania istotnych źródeł zanieczyszczeń dla tych gleb na terenie województwa. 6. Gleba posiada duże właściwości buforowe, dlatego zmiany jej właściwości w większości przypadków są powolne i jeśli mają miejsce, to uwidaczniają się dopiero po upływie znacznego okresu czasu. Zaistniałe zmiany stwierdzone w punktach badawczych w latach nie wpłynęły w sposób zasadniczy na wartość i przydatność rolniczą badanych gleb. Opracowała: E. Kozak Wydział Monitoringu Środowiska WIOŚ Rzeszów, maj 2008r 19

20 Materiały źródłowe 1. Turski R., Baran S.- Degradacja, ochrona i rekultywacja gleb, Wyd. AR w Lublinie, Kabata-Pendias A., Pendias H. Biogeochemia pierwiastków śladowych, PWN Warszawa Monitoring chemizmu gleb ornych Polski, Program badań i wyniki wstępne, Bibloteka Monitoringu Środowiska, W-wa Wyniki badań monitoringowych chemizmu gleb ornych Polski w latach 1995, 2000 i 2005, IUNiG Puławy, 2008r. 5. Monitoring chemizmu gleb ornych Polski. Program badań i wyniki 1995 i 2000 Biblioteka Monitoringu Środowiska, Warszawa Monitoring chemizmu gleb ornych Polski w latach Biblioteka Monitoringu Środowiska, Warszawa