Bioakumulacja elementów w roślinach uprawnych i glebach

Transkrypt

1 Andrzej Harasimiuk Wydział Geografii i Studiów Regionalnych Uniwersytet Warszawski warszawa ul. Krakowskie Przedmieście 30 Wstęp Bioakumulacja elementów w roślinach uprawnych i glebach System środowiska przyrodniczego stanowi miejsce intensywnego obiegu pierwiastków. Szybkość obiegu poszczególnych pierwiastków jest zróżnicowana i zależy od ich indywidualnych cech chemicznych, przede wszystkim od rozpuszczalności oraz od cech środowiska, w którym odbywa się migracja pierwiastków. W analizowanym przypadku istotnymi cechami środowiska są parametry związane z odczynem i warunkami oksydacyjno-redukcyjnymi, które warunkują przyśpieszenie lub spowolnienie obiegu, jak również występowanie barier geochemmicznych modyfikujących w istotny sposób kierunki i intensywność obiegu pierwiastków. Poza uwarunkowaniami związanymi z parametrami fizyczno-chemicznymi środowiska, istotną rolę modyfikującą obieg pierwiastków należy przypisać elementom biotycznym. W roślinach następuje selektywna bioakumulacja pierwiastków, ich czasowe zatrzymanie i powtórne uruchomienie. Procesy bioakumulacji pierwiastków obecnych w glebie wiążą się z ich przemieszczeniem w pionie z niższych poziomów glebowych do organizmów roślin i następnie do przypowierzchniowych poziomów genetycznych gleby (poziomu ściółki i poziomu próchnicznego). Pozaglebowym źródłem obecności pierwiastków w roślinach są wody krążące w zasięgu systemu korzeniowego roślin oraz dostawa na drodze obiegu atmosferycznego. Obydwa powyższe źródła dostawy mogą stanowić bazę zasilania roślin w sposób bezpośredni bądź pośredni poprzez czasową sorpcję elementów biorących udział w obiegu wodnym i atmosferycznym, w przypowierzchniowych poziomach genetycznych gleb i następnie poprzez wprowadzenie ich do obiegu biologicznego. W biogenicznym obiegu pierwiastków systemu gleba-roślina, źródłem względnie autonomicznym pozostaje dostawa atmosferyczna, która uwarunkowana jest transgranicznym przemieszczaniem zanieczyszczeń albo źródłami, które można zakwalifikować do poziomu regionalnego bądź lokalnego. Mniejszy stopień niezależności obiegu biologicznego od wtórnych cech środowiska wykazują źródła pierwiastków związanych z głębszymi poziomami genetycznymi gleby. Można przyjąć, że stężenia pierwiastków w skałach macierzystych gleby i w głębszych poziomach genetycznych pozostają względnie stałe i odzwierciedlają warunki lokalne, które można uznać za tło geochemiczne. W przypadku makroelementów, zakresu tła i koncentracji pierwiastków w profilu pionowym gleby oraz roślinach wydaje się być trudne do jednoznacznego określenia. Wartość indykacyjna

2 240 A. Harasimiuk makroelementów pozostaje na niskim poziomie w porównaniu do mikroelementów i metali ciężkich. W pierwszym przypadku może dochodzić do ich znacznych, naturalnych koncentracji, co wyraża się w nagromadzeniu makroelementów w profilu pionowym lub na obszarach podwyższonych zawartości w układzie przestrzennym. W przypadku metali ciężkich - ich podwyższona zawartość świadczy o zakresie zanieczyszczeń antropogenicznych w sensie krotności przewyższenia stężeń tłowych oraz w sensie głębokości podwyższonych stężeń w profilu pionowym gleby. Mikroelementy i metale ciężkie, pozostając na stałe w glebie są akumulowane są przez rośliny wieloletnie i jednoroczne, a zatem charakter obiegu biogenicznego może być określony poprzez analizę chemiczną roślin uprawnych. Metody badań Do analiz glebowo-roślinnych wybrano 22 punkty, zlokalizowane w wzdłuż linii profilu biegnącego prostopadle do Wisły, od miejscowości Murzynowo do Siecienia i dalej w kierunku Srebrnej do doliny Skrwy (Ryc. 1). Większość punktów (Tabela 1) reprezentowała wysoczyzny, zbudowane z glin i piasków wodnolodowcowych. Starano się unikać położeń podporządkowanych, ze względu na niejednoznaczność określenia kierunków migracji materii i trudny do określenia związek z lokalnym podłożem. Punkty różnicowano także pod względem rodzajów upraw, starając się by były to uprawy najbardziej reprezentatywne dla otoczenia. Badania przeprowadzono w lipcu 2004 roku, w warunkach pełnej wegetacji roślin uprawnych, ale przed okresem dojrzałości do zbiorów. W badanych punktach pomierzono ilość nadziemnej biomasy na powierzchniach 0,1 m2. Biomasę wysuszono wstępnie powietrznie, następnie w temperaturze 60 C, zważono i wyseparowano w możliwych przypadkach części roślin (ziarno i słoma). Kolejny etap analiz polegał na poborze próbek analitycznych i ich homogenizacji. Z próbek materiału roślinnego i glebowego sporządzono wyciągi w 20% HNO3, w proporcji masowej: 5:1 (pięć części kwasu do jednej części gleby lub rośliny; Ostrowska i in. 1991). Przefiltrowane wyciągi poddano analizie instrumentalnej wykorzystując ICP-MS firmy Perkin -Elmer (model 6100 DRC). Uzyskane dane zostały przetworzone w celu określenia stopnia bioakumulacji pierwiastków w roślinach w stosunku do substratu mineralnego gleby (głębsze poziomy genetyczne) i przypowierzchniowego poziomu próchnicznego. Współczynniki bioakumulacji (względnej koncentracji) pierwiastków w materiale roślinnym (Wx ) obliczono według wzoru, jako stosunek zawartości danego pierwiastka x (np. azotu, fosforu potasu lub węgla) w próbce roślinnej do zawartości tego pierwiastka w glebie (w poziomie akumulacji próchnicy): C W x = C r( x) Ah ( x) gdzie: Wx - współczynnik bioakumulacji, x - analizowany pierwiastek, Cr(x) - zawartość pierwiastka x w próbce roślinnej,cah,

3 Bioakumulacja elementów C(x) -zawartość pierwiastka x w poziomie akumulacji próchnicy (Ah) lub w substracie mineralnym gleby (C). Wyniki badań Tło geochemiczne zawartości pierwiastków w glebie. Zawartości elementów w głębszych poziomach glebowych (Tabela 2) odzwierciedlają naturalne właściwości skały macierzystej gleb. Spośród Ryc. 1. Lokalizacja punktów poboru prób Objaśnienia:1 - punkty poboru prób, 2 rzeki, 3 jeziora, 4 drogi, 5 18 typy środowiska abiotycznego (5 równiny w dnach dolin i zagłębień (torfy, namuły organiczne), 6- równiny w dnach dolin i zagłębień (aluwia piaszczyste), 7 równinne wyższe poziomy tarasów (piaski wodnolodowcowe i lodowcowe), 8 - równinne wyższe poziomy tarasów (piaski eoliczne), 9 wysoczyzny płaskie (piaski wodnolodowcowe i lodowcowe) 10 - wysoczyzny płaskie (mułki i iły), 11 wysoczyzny płaskie (gliny), 12 wysoczyzny faliste i pagórkowate (piaski wodnolodowcowe i lodowcowe), 13 - wysoczyzny faliste i pagórkowate (gliny), 14 - wysoczyzny faliste i pagórkowate (mułki), 15 wzgórza i pagórki wydmowe, 16 - wzgórza i pagórki piaszczysto-żwirowe, 17 zbocza strome (piaszczysto-żwirowe), 18 zbocza strome (gliny i iły).

4 242 A. Harasimiuk Tabela 1. Charakterystyki punktów opróbkowania Symbol Utwór Użytkowanie Gleba punktu powierzchniowy Forma terenu z-1 pastwisko mada piasek gliniasty lekki równiny w dnach dolin i obniżeń (aluwia piaszczyste) z-2 pszenica brunatna wyługowana piasek gliniasty mocny wysoczyzny płaskie (piaski wodnolodowcowe i lodowcowe) z-3 pszenica brunatna wyługowana glina lekka pylasta wysoczyzny płaskie (gliny) z-4 jęczmień bielicowa piasek gliniasty lekki wysoczyzny faliste i pagórkowate (piaski wodnolodowcowe i lodowcowe) z-5 jęczmień bielicowa piasek słabogliniasty wysoczyzny płaskie (piaski wodnolodowcowe i lodowcowe) z-6 owies bielicowa piasek słabogliniasty wysoczyzny płaskie (piaski wodnolodowcowe i lodowcowe) z-7 pszenżyto bielicowa piasek gliniasty lekki wysoczyzny płaskie (piaski wodnolodowcowe i lodowcowe) z-8 żyto bielicowa piasek słabogliniasty wysoczyzny płaskie (piaski wodnolodowcowe i lodowcowe) z-9 pszenica brunatna wyługowana glina lekka pylasta wysoczyzny płaskie (gliny) z-10 jęczmień brunatna wyługowana glina lekka pylasta wysoczyzny płaskie (gliny) z-11 owies brunatna wyługowana glina lekka pylasta wysoczyzny płaskie (gliny) z-12 pszenica brunatna wyługowana glina lekka pylasta wysoczyzny płaskie (gliny) z-13 ziemniak brunatna wyługowana glina lekka pylasta wysoczyzny płaskie (gliny) z-14 burak cukrowy brunatna wyługowana glina lekka pylasta wysoczyzny płaskie (gliny) z-15 ziemniak brunatna wyługowana glina lekka pylasta wysoczyzny płaskie (gliny) z-16 koniczyna bielicowa piasek gliniasty lekki z-17 kukurydza bielicowa piasek gliniasty lekki wysoczyzny płaskie (piaski wodnolodowcowe i lodowcowe) wysoczyzny płaskie (piaski wodnolodowcowe i lodowcowe) z-18 nieużytek brunatna wyługowana glina lekka pylasta wysoczyzny płaskie (gliny) z-19 żyto i pszenica mada piasek gliniasty lekki równiny w dnach dolin i obniżeń (aluwia piaszczyste) z-20 pastwisko mada piasek gliniasty lekki równiny w dnach dolin i obniżeń (aluwia piaszczyste) z-21 owies brunatna wyługowana piasek gliniasty lekki z-22 nieużytek bielicowa piasek słabogliniasty wysoczyzny płaskie (piaski wodnolodowcowe i lodowcowe) wysoczyzny płaskie (piaski wodnolodowcowe i lodowcowe)

5 Bioakumulacja elementów makroelementów glin jest pierwiastkiem, którego zawartość wykazuje duże zróżnicowanie spowodowane odmiennością składu mineralnego skał. Najwyższe zawartości przekraczające 1g/kg notuje się na obszarach wysoczyznowych, zbudowanych z glin. Najmniejsze zawartości poniżej 0,1 g/kg spotyka się w obrębie dolin wypełnionych piaszczystymi aluwiami. W tym przypadku poza przewagą minerałów krzemianowych nad glinokrzemianami dochodzi dodatkowo do wymywania tych drugich. Odmienną sytuację notuje się w przypadku wapnia. Ten pierwiastek w dużych ilościach występuje zarówno w położeniach autonomicznych, jak i dolinnych. Na obszarach autonomicznych, gdzie jego zawartość sięga powyżej 30 g/kg, występują dwudzielne utwory z piaskami w strefie przypowierzchniowej i podściełającymi je glinami. Wykształciły się tutaj zazwyczaj gleby dwudzielne (niecałkowite), z kontrastowymi parametrami geochemicznymi w profilu (niskiej żyzności utwór przy powierzchni i wysokiej żyzności w dolnej części profilu). Taka sytuacja powoduje niejednoznaczność kierunków optymalizacji użytkowania terenu. Nierzadko zdarzają się przypadki, kiedy obserwuje się niedopasowanie składu gatunkowego drzew i podszytu (iglasta, zazwyczaj sosnowa warstwa drzew i liściasty, spontaniczny podszyt z grabem, dębem i lipą). Opisywany stan jest rezultatem zaniechania uprawy roli ze względu na niedobór elementów biofilnych w przypowierzchniowej, piaszczystej warstwie gleby i zalesienia terenu monokulturą sosnową. Po kilkudziesięciu latach wchodzący podszyt sięgnął do głębszych gliniastych poziomów profilu glebowego, uruchamiając występujące w nim zasoby pierwiastków biofilnych. Mając powyższe na względzie można stwierdzić, że zakres przemieszczania elementów w profilu glebowym na obszarach leśnych jest w oczywisty sposób znacznie szerszy, a dodatkowo komplikowany jest etapowym charakterem pobierania pierwiastków, uwarunkowanym dominującym w danym czasie składem gatunkowym. Takich dysonansów nie obserwuje się na obszarach, gdzie grubość pokryw piaszczystych jest dość znaczna (ponad 1,5 m). Wtedy warstwa liściastego podszytu znacząco się rozrzedza i na ogół zanika. Na analogicznych obszarach zajętych pod uprawę notuje się także znaczący spadek zawartości wapnia do poniżej 0,5 g/kg (punkty 8, 15, 16). Podobne uwarunkowania dotyczą zawartości magnezu, którego w glebach jest około dziesięciokrotnie mniej (wysokie zawartości powyżej 0,2 g/ kg, niskie poniżej 0,02 g/kg). Parę wysoko skorelowanych pierwiastków stanowią: żelazo i mangan (obydwa spełniające istotną rolę w procesach oddychania roślin). Zawartość żelaza w skałach macierzystych gleb, na obszarach zbudowanych z glin, sięga powyżej 2 g/kg, manganu 0,1g/kg. Dolny zakres dla obu pierwiastków wynosi odpowiednio: żelazo - poniżej 0,2 g/kg, manganu 0,02 g/kg i dotyczy obszarów wysoczyzny piaszczystej oraz piaszczystych dolin. Spośród analizowanych powyżej elementów największą rozpiętość pomiędzy wartościami maksymalnymi (mieszczącymi się w percentylu 80%) i wartościami minimalnymi (zawierającymi się w percentylu 20%) wykazują w kolejności: Mg i Ca, dla których krotność wartości maksymalnych w stosunku do wartości minimalnych wynosi odpowiednio: 13,5 dla magnezu i 11,0 dla wapnia. Mniejszy zakres zmienności wykazują mangan - 5, żelazo - 4 i glin - 2. Podobnie małe zróżnicowanie wykazuje sód, dla którego analogiczny wskaźnik wynosi 2. W skałach macierzystych gleb, z badanych mikroelementów, najwięcej jest

6 244 A. Harasimiuk Tabela 2. Zawartość elementów w substracie mineralnym gleb Symbol położenia Zawartości elementów w substracie mineralnym gleb (ppm); wyciąg w 20% HNO3 próbki i głębokość Al Ca Fe Mg Mn Cd Co Cr Cu Mo Ni Pb Sr Ti V Zn z-1, cm 535,1 226,4 462,7 9,9 42,1 0,0 0,1 0,2 0,4 0,0 0,1 1,4 0,9 4,2 0,6 0,7 z-5, cm 1 703, , ,1 595,8 85,1 0,0 0,9 2,1 2,6 0,0 2,5 3,0 4,7 6,9 3,8 12,7 z-6, cm 477,7 743,5 424,8 113,1 42,9 0,0 0,3 0,5 1,8 0,0 1,2 2,2 2,8 3,7 0,9 5,7 z-6, cm 761,8 713, ,5 126,9 63,1 0,0 0,4 0,6 0,7 0,0 0,9 2,1 3,1 5,1 1,3 4,1 z-7, cm 962,1 962,4 465,6 160,6 21,3 0,0 0,4 0,8 1,7 0,0 0,4 2,1 2,3 7,1 1,4 4,7 z-8, cm 520,4 250,0 407,2 16,3 24,4 0,0 0,2 0,3 1,4 0,0 0,1 1,3 0,8 5,5 0,9 3,7 z-9, cm 765, ,1 397,4 188,9 47,2 0,0 0,4 0,5 1,4 0,0 0,9 1,3 2,9 4,6 1,4 11,5 z-9, cm 956, , , ,4 179,5 0,1 1,3 1,1 1,4 0,0 3,0 2,4 24,4 5,5 2,3 7,3 z-10, cm 830,7 911, ,3 195,2 93,7 0,0 0,5 0,7 1,7 0,0 1,8 1,7 2,6 4,9 1,7 7,5 z-12, cm 966,0 733, ,9 120,2 49,8 0,0 0,4 0,6 2,1 0,0 0,5 2,0 2,3 3,9 1,4 7,1 z-12, cm 1 666, , ,0 407,9 101,1 0,0 0,7 1,4 2,3 0,0 2,2 3,1 4,1 4,7 2,8 11,0 z-15, cm 142,1 294,1 153,3 22,2 8,5 0,0 0,1 0,1 0,2 0,0 0,1 0,7 0,5 1,6 0,4 1,7 z-15, cm 1 298,9 785,6 679,7 47,1 25,0 0,0 0,6 0,7 0,9 0,0 0,2 2,5 2,8 13,5 1,4 6,3 z-16, cm 566,6 258,2 359,1 9,8 20,7 0,1 0,1 0,3 0,5 0,0 0,0 0,8 0,6 3,6 0,5 1,5 z-16, poniżej160 cm 304,0 162,9 214,7 7,6 7,4 0,0 0,1 0,2 0,4 0,0 0,1 0,6 0,5 2,3 0,3 0,5 z-18, cm 557,7 417,1 666,6 61,6 26,5 0,0 0,4 0,4 1,7 0,0 0,3 1,5 1,7 10,3 1,7 2,9 z-19, cm 44, ,6 49,4 210,9 19,5 0,0 0,1 0,1 0,4 0,0 0,5 0,6 6,3 0,5 0,2 2,1 z-20, cm 964,4 854, ,2 99,8 249,2 0,0 0,5 1,0 1,0 0,0 0,7 2,3 4,3 7,3 1,9 3,8 z-21, cm 1 415, , ,9 253,0 178,5 0,1 0,9 1,6 6,6 0,0 2,1 4,7 5,1 10,8 3,8 11,2 z-22, cm 722, ,6 504, ,2 171,1 0,1 1,0 0,6 1,3 0,0 2,1 2,3 24,0 3,3 2,1 6,3 Minimum 44,4 162,9 49,4 7,6 7,4 0,0 0,1 0,1 0,2 0,0 0,0 0,6 0,5 0,5 0,2 0,5 Średnia 808, , ,3 297,6 72,8 0,0 0,5 0,7 1,5 0,0 1,0 1,9 4,8 5,5 1,5 5,6 Maksimum 1 703, , , ,4 249,2 0,1 1,3 2,1 6,6 0,0 3,0 4,7 24,4 13,5 3,8 12,7

7 Bioakumulacja elementów cynku, strontu i tytanu (średnio około 5 mg/kg). Kolejną grupę stanowią: ołów, miedź i wanad z zawartościami na poziomie 1,5 mg/kg, natomiast zawartość niklu, chromu i kobaltu oscyluje wokół średniej 0,5-1,0 mg/kg. Najmniej jest kadmu i molibdenu, których zawartość rzadko kiedy przekracza 0,1 mg/kg. W stosunku do substratu mineralnego gleby, zawartości badanych elementów w roślinach wykazuje wzrost lub spadek zawartości (Tabela 3). Współczynniki koncentracji pierwiastków w biomasie w stosunku do substratu mineralnego (Tabela 4, 5 i 7) są niższe od jedności (mniejsza zawartość w roślinach niż w glebie). W przypadku takich pierwiastków jak: glin i żelazo, czyli makroelementów o nadmiarowym stężeniu w skale macierzystej w stosunku do potrzeb roślin. Jedynie w przypadku uprawy ziemniaka i roślinności na nieużytku, wspomniany współczynnik przekroczył wartość 1. Zawartość glinu w roślinach wahała się w przedziale mg/kg, zaś żelaza w przedziale mg/kg. Dane te korespondują z informacjami podawanymi w zbiorczych zestawieniach literaturowych (Ostrowska, Porębska 2002). Najwyższe zawartości zanotowano w próbkach pobranych z pastwiska i nieużytku oraz ziemniaka i buraka cukrowego. W przypadku pastwiska i nieużytku mamy do czynienia z akumulacją wieloletnią glinu i żelaza, w przypadku ziemniaka i buraka cukrowego są to rośliny, których główna cześć znajduje się pod powierzchnią gleby. Najniższe stężenia glinu i żelaza odnotowano w roślinach zbożowych, szczególnie w pszenicy. Podobnym układem współczynników biokoncentracji w roślinach charakteryzują się: wapń i magnez. Stężenie w roślinach może razy przekraczać stężenie w głębszych poziomach glebowych. Jednakże porównanie zawartości wapnia i magnezu w samych roślinach nie wykazuje tak wielkiego rozrzutu. Zawartość wapnia waha się w granicach: 1-40 g/kg, a magnezu: 0,5-14,0 g/kg. Szczególną uwagę zwraca dominująca pozycja buraka cukrowego w zawartości magnezu (ok. 13 g/kg), podczas gdy w roślinach zbożowych odnotowano poziom 1-2 g/kg, a w ziemniaku 5 g/kg. Takie zależności wydają się w pełni zrozumiałe, gdy uwzględni się iż magnez jest pierwiastkiem odpowiedzialnym za wrażenie słodkości. W tym miejscu warto powrócić do zawartości magnezu w głębszych poziomach glebowych (Tabela 1), by zauważyć bardzo dużą rozpiętość zawartości tego elementu od 10 do 1900 mg/kg. Wynika z tego, że gleby napiaskowe, z racji fizjologii buraka cukrowego, są zupełnie nieprzydatne pod uprawę tej rośliny, natomiast gleby naglinowe są zagrożone selektywnym wyjałowieniem. Żelazo i mangan posiadają podobne właściwości w fizjologii roślin (procesy oddychania). Współczynniki koncentracji manganu są do 30-tu razy wyższe niż żelaza (Tabela 6, 8). Wynika z tego że mangan jest pierwiastkiem bardziej pożądanym przez rośliny, jak również, że jest go mniej w utworach powierzchniowych stanowiących bazę rozwoju gleb. (najwięcej zwiera go słoma owsiana ponad 600 mg/kg). Wysokie współczynniki koncentracji magnezu w poziomie próchnicznym w stosunku do substratu mineralnego gleby oraz to iż, w przypadku niskich koncentracji zawartość manganu w poziomie próchnicznym przewyższa zawartość w biomasie, co świadczy o pozostawieniu w poziomie próchnicznym części zasobów tego pierwiastka uruchomionych w obiegu biologicznym. Podobne relacje pomiędzy biomasą, skałą macierzystą i poziomem próchnicznym były niespotykane w przypadku wapnia, dla którego zachodziła prosta relacja wzrostu zawartości i koncentracji z dołu do góry profilu

8 246 A. Harasimiuk Tabela 3. Zawartości elementów w biomasie roślin uprawnych Symbol Zawartości elementów w biomasie roślin uprawnych (ppm); wyciąg w 20% HNO położenia próbki i głębokość Al Ca Fe Mg Mn Cd Co Cr Cu Mo Ni Pb Sr 3 Ti V Zn Z-3-s 64, ,4 37, ,2 54,5 0,1 0,0 1,5 4,6 0,2 0,3 0,5 14,3 0,4 0,1 8,1 Z-4 181, ,9 76,6 636,9 51,2 0,1 0,0 1,7 10,1 0,4 1,0 0,8 7,1 1,0 0,3 9,2 Z-5 127, ,2 76, ,5 218,6 0,1 0,0 2,0 14,5 0,3 0,4 0,5 5,3 0,4 0,1 18,4 Z-7-z 58, ,7 75, ,1 71,3 0,0 0,0 1,8 8,8 0,4 0,3 0,8 12,0 0,4 0,1 19,9 Z-9 73, ,5 84, ,2 188,2 0,1 0,0 1,6 10,0 0,2 1,3 1,0 4,2 0,5 0,1 21,0 Z-10 56, ,6 45,5 924,7 10,5 0,0 0,0 1,2 3,1 0,5 0,2 0,3 3,8 0,2 0,0 9,6 Z-11-s 69, ,1 35, ,6 661,9 0,2 0,1 1,2 4,5 0,1 0,7 0,6 22,5 0,3 0,1 28,8 Z-11-z 76, ,8 55, ,3 169,2 0,1 0,1 1,6 4,7 0,1 1,7 0,6 5,4 0,4 0,1 30,7 Z , ,3 46,1 851,1 44,8 0,1 0,0 1,7 6,8 0,2 0,9 0,8 6,3 0,4 0,1 15,0 Z , ,8 133, ,5 199,8 0,5 0,1 1,7 7,4 0,6 1,0 0,8 18,3 1,7 0,3 31,8 Z , ,8 294, ,3 162,6 0,4 0,2 3,7 8,1 1,4 1,0 1,3 10,5 4,1 0,5 16,7 Z , ,7 159, ,9 268,4 0,1 0,2 1,7 10,0 0,3 2,8 1,1 41,6 1,1 0,2 21,5 Z , ,5 111, ,7 233,5 0,2 0,2 1,7 8,2 0,3 2,4 0,8 23,5 1,3 0,3 25,6 Z-19-z 129,6 888,9 55, ,7 49,6 0,0 0,0 2,5 9,6 0,4 0,5 0,8 2,2 0,4 0,1 17,4 Z , ,6 176, ,9 59,5 0,1 0,1 2,7 10,1 1,0 1,3 0,7 13,6 0,9 0,2 18,1 Z-21 96, ,3 60, ,4 62,2 0,1 0,0 1,7 5,9 0,8 0,8 0,5 3,9 0,3 0,1 17,9 Z , ,5 236, ,9 490,4 0,6 0,3 3,4 4,8 0,4 2,3 2,4 10,9 3,1 0,8 23,3 Minimum 56,2 888,9 35,6 636,9 10,5 0,0 0,0 1,2 3,1 0,1 0,2 0,3 2,2 0,2 0,0 8,1 Średnia 135, ,6 103, ,2 176,2 0,2 0,1 2,0 7,7 0,4 1,1 0,8 12,1 1,0 0,2 19,6 Maksimum 459, ,7 294, ,5 661,9 0,6 0,3 3,7 14,5 1,4 2,8 2,4 41,6 4,1 0,8 31,8 s- słoma, z - ziarno

9 Bioakumulacja elementów Tabela 4. Zawartości elementów w poziomie próchnicznym Symbol Zawartości elementów w poziomie położenia próchnicznym (ppm); wyciąg w 20% HNO 3 próbki i głębokość Al Ca Fe Mg Mn Cd Co Cr Cu Mo Ni Pb Sr Ti V Zn z-1, 0-5 cm 1 141,6 831, ,2 41,7 316,9 0,1 0,6 0,7 1,7 0,0 0,6 10,3 3,7 10,9 2,1 7,5 z-2, 0-5 cm 629, , ,4 164,2 242,2 0,2 0,8 0,7 3,9 0,0 1,1 11,8 5,8 6,5 2,3 35,3 z-3, 0-5 cm 1 147, , ,7 106,6 173,8 0,1 0,6 0,7 3,3 0,0 1,1 5,7 4,3 3,7 2,4 10,4 z-4, 0-5 cm 689, , ,1 136,5 196,8 0,1 0,8 0,7 2,4 0,0 1,0 6,5 4,2 5,1 2,7 14,0 z-5, 0-5 cm 721, ,1 662,6 43,2 174,1 0,1 0,7 0,7 1,4 0,0 0,4 5,6 2,8 7,6 2,4 29,3 z-6, 0-5 cm 517,7 358,4 307,3 14,9 88,2 0,0 0,3 0,4 2,1 0,0 0,2 4,1 0,8 3,5 1,1 4,8 z-7, 0-5 cm 817,8 503,6 495,4 63,4 173,1 0,1 0,5 0,6 1,6 0,0 0,4 5,5 1,9 5,0 1,4 6,0 z-8, 0-5 cm 828, , ,4 137,6 199,7 0,1 1,1 0,7 4,5 0,0 1,5 8,8 3,9 8,1 3,3 13,0 z-8, 0-5 cm 614,7 289,8 441,0 23,8 153,9 0,1 0,3 0,4 1,4 0,0 0,4 5,1 0,9 4,0 1,5 4,7 z-9, 0-5 cm 561, , ,8 115,0 257,0 0,1 0,7 0,5 2,6 0,0 0,7 5,9 4,3 6,4 2,5 9,2 z-10, 0-5 cm 582, , ,9 357,1 203,4 0,1 0,7 0,6 2,2 0,0 0,8 5,4 6,4 6,0 2,2 13,4 z-11, 0-5 cm 1 021,3 476, ,0 49,1 244,3 0,1 0,7 0,7 2,0 0,0 0,7 8,3 2,5 5,5 1,9 12,6 z-12, 0-5 cm 838,4 652,7 569,7 42,5 208,9 0,1 0,6 0,6 1,7 0,0 0,5 6,5 1,8 5,7 1,3 7,6 z-12, 0-5 cm 838,4 652,7 569,7 42,5 208,9 0,1 0,6 0,6 1,7 0,0 0,5 6,5 1,8 5,7 1,3 7,6 z-13, 0-5 cm 523,1 369,6 362,4 34,5 120,7 0,1 0,4 0,3 1,4 0,0 0,3 4,7 1,3 4,0 0,8 6,3 z-15, 0-5 cm 403, ,1 353,8 17,5 93,6 0,0 0,3 0,3 1,3 0,0 0,2 2,8 1,0 5,1 0,8 3,1 z-16, 0-5 cm 487,3 490,9 374,0 24,6 115,6 0,1 0,4 0,4 2,0 0,0 0,3 4,1 1,9 3,6 1,4 7,3 z-18, 0-5 cm 1 177, , ,5 198,4 271,7 0,1 1,5 0,8 6,2 0,0 2,1 12,2 5,9 7,5 4,4 22,4 z-19, 0-5 cm 428, ,8 432,1 315,8 197,9 0,1 0,9 0,4 3,2 0,0 1,4 5,2 4,1 3,1 1,5 11,2 z-19, 0-5 cm 482, , ,6 295,4 213,7 0,1 0,9 0,4 2,3 0,0 1,7 4,7 5,1 2,6 1,5 13,6 z-20, 0-5 cm 375, , ,3 115,3 260,2 0,1 0,5 0,3 2,2 0,0 0,9 4,0 3,7 5,5 1,7 10,9 z-21, 0-5 cm 730, , ,3 450,5 211,5 0,1 1,1 0,7 3,5 0,0 1,8 5,9 7,7 4,2 2,7 15,1 z-22, 0-5 cm 382,8 129,6 240,4 13,1 40,4 0,0 0,1 0,2 1,2 0,0 0,1 3,6 0,3 2,2 0,8 4,2 Minimum 375,0 129,6 240,4 13,1 40,4 0,0 0,1 0,2 1,2 0,0 0,1 2,8 0,3 2,2 0,8 3,1 Średnia 693, , ,3 121,9 189,8 0,1 0,7 0,5 2,4 0,0 0,8 6,2 3,3 5,3 1,9 11,7 Maksimum 1 177, , ,5 450,5 316,9 0,2 1,5 0,8 6,2 0,0 2,1 12,2 7,7 10,9 4,4 35,3

10 248 A. Harasimiuk Tabela 5. Współczynniki koncentracji biomasa / skała macierzysta gleb Symbol położenia próbek i głębokość Współczynniki koncentracji biomasa / skała macierzysta gleb; wyciąg w 20% HNO3 Al Ca Fe Mg Mn Cd Co Cr Cu Mo Ni Pb Sr Ti V Zn z-5, biomasa / z-5, cm 0,1 1,0 0,0 2,7 2,6 6,5 0,0 0,9 5,6 98,2 0,2 0,2 1,1 0,1 0,0 1,4 z-7-z, biomasa / z-7, cm 0,1 1,9 0,2 7,8 3,3 5,0 0,0 2,4 5,1 76,8 0,7 0,4 5,2 0,1 0,1 4,2 z-9, biomasa / z-9, cm 0,1 1,0 0,2 5,7 4,0 5,1 0,1 3,3 7,1 70,2 1,4 0,8 1,5 0,1 0,1 1,8 z-9, biomasa / z-9, cm 0,1 0,0 0,1 0,6 1,0 2,1 0,0 1,5 7,1 28,3 0,4 0,4 0,2 0,1 0,1 2,9 z-10, biomasa / z-10, cm 0,1 1,2 0,0 4,7 0,1 1,0 0,0 1,5 1,8 111,3 0,1 0,2 1,5 0,0 0,0 1,3 z-15, biomasa / z-15, cm 1,6 67,7 1,9 235,6 19,1 54,3 1,8 42,1 35,4 247,3 17,8 1,9 20,9 2,6 1,3 9,8 z-15, biomasa / z-15, cm 0,2 25,3 0,4 110,7 6,5 32,5 0,4 5,0 9,0 111,8 5,5 0,5 3,7 0,3 0,3 2,6 z-16, biomasa / z-16, cm 0,2 151,2 0,4 368,2 13,0 1,0 1,1 6,2 20,4 60,7 50,5 1,3 69,3 0,3 0,4 14,3 z-16, biomasa / z-16, poniżej160 cm 0,4 239,6 0,7 480,2 36,1 35,4 1,9 11,0 22,4 48,4 50,5 1,8 83,2 0,5 0,6 39,5 z-18, biomasa / z-18, cm 0,2 27,0 0,2 44,5 8,8 32,5 0,4 4,7 4,9 45,6 9,3 0,5 13,8 0,1 0,2 8,9 z-19-z, biomasa / z-19, cm 2,9 0,1 1,1 6,0 2,5 3,9 0,1 40,1 26,5 89,6 1,1 1,2 0,3 0,9 0,6 8,3 z-20, biomasa / z-20, cm 0,2 14,6 0,0 29,2 0,2 6,5 0,1 2,8 10,5 50,3 1,7 0,3 3,2 0,1 0,1 4,8 z-21, biomasa / z-21, cm 0,1 0,7 0,0 5,3 0,3 0,8 0,0 1,0 0,9 34,4 0,4 0,1 0,8 0,0 0,0 1,6 z-22, biomasa / z-22, cm 0,6 0,3 0,5 1,5 2,9 10,9 0,3 5,7 3,6 54,7 1,1 1,0 0,5 0,9 0,4 3,7

11 Bioakumulacja elementów Tabela 6. Współczynniki koncentracji próchnica / skała macierzysta gleb Symbol położenia próbki i głębokość Współczynniki koncentracji próchnica /skała macierzysta gleb (ppm); wyciąg w 20% HNO3 Al Ca Fe Mg Mn Cd Co Cr Cu Mo Ni Pb Sr Ti V Zn z-1, 0-5 cm / z-1, cm 2,1 3,7 3,8 4,2 7,5 9,0 6,0 2,8 4,7 3,6 4,2 7,2 4,1 2,6 3,4 11,3 z-5, 0-5 cm / z-5, cm 0,4 1,0 0,2 0,1 2,0 2,9 0,8 0,3 0,5 5,0 0,2 1,8 0,6 1,1 0,6 2,3 z-6, 0-5 cm / z-6, cm 0,7 0,5 0,3 0,1 1,4 2,6 0,7 0,6 2,8 1,0 0,2 1,9 0,2 0,7 0,8 1,2 z-6, 0-5 cm / z-6, cm 1,1 0,5 0,7 0,1 2,1 2,2 1,0 0,7 1,1 2,7 0,1 1,9 0,3 0,9 1,2 0,8 z-7, 0-5 cm / z-7, cm 0,8 0,5 1,1 0,4 8,1 9,3 1,3 0,8 0,9 4,1 0,9 2,6 0,8 0,7 1,0 1,3 z-8, 0-5 cm / z-8, cm 1,6 5,6 5,4 8,4 8,2 7,9 4,9 2,2 3,3 3,8 22,6 6,7 4,9 1,5 3,5 3,5 z-8, 0-5 cm / z-8, cm 1,2 1,2 1,1 1,5 6,3 5,9 1,1 1,2 1,0 3,6 5,4 3,8 1,1 0,7 1,6 1,3 z-9, 0-5 cm / z-9, cm 0,7 2,4 3,1 0,6 5,4 5,6 2,0 1,0 1,9 6,1 0,8 4,7 1,5 1,4 1,9 0,8 z-9, 0-5 cm / z-9, cm 0,6 0,1 1,0 0,1 1,4 2,3 0,6 0,5 1,9 2,5 0,2 2,5 0,2 1,2 1,1 1,3 z-10, 0-5 cm / z-10, cm 0,7 5,2 1,1 1,8 2,2 3,9 1,3 0,7 1,3 4,4 0,4 3,2 2,5 1,2 1,3 1,8 z-12, 0-5 cm / z-12, cm 0,9 0,9 0,5 0,4 4,2 9,8 1,8 1,0 0,8 3,3 0,9 3,2 0,8 1,5 0,9 1,1 z-12, 0-5 cm / z-12, cm 0,5 0,2 0,2 0,1 2,1 2,8 0,9 0,4 0,8 3,4 0,2 2,1 0,4 1,2 0,5 0,7 z-15, 0-5 cm / z-15, cm 2,8 4,0 2,3 0,8 11,0 5,8 2,5 3,0 5,6 1,7 2,9 4,2 1,9 3,2 2,2 1,8 z-15, 0-5 cm / z-15, cm 0,3 1,5 0,5 0,4 3,7 3,5 0,5 0,4 1,4 0,8 0,9 1,1 0,3 0,4 0,6 0,5 z-16, 0-5 cm / z-16, cm 0,9 1,9 1,0 2,5 5,6 1,0 2,5 1,5 4,1 2,5 5,7 4,9 3,1 1,0 3,2 4,9 z-16, 0-5 cm / z-16, poniżej160 cm 1,6 3,0 1,7 3,3 15,6 37,6 4,0 2,7 4,6 2,0 5,7 6,8 3,7 1,6 4,3 13,4 z-18, 0-5 cm / z-18, cm 2,1 7,1 4,3 3,2 10,2 24,3 4,0 2,2 3,7 2,3 8,2 7,9 3,5 0,7 2,7 7,8 z-19, 0-5 cm / z-19, cm 9,6 0,5 8,7 1,5 10,1 17,8 7,5 6,8 8,8 3,2 2,9 8,2 0,6 6,0 7,5 5,4 z-19, 0-5 cm / z-19, cm 10,9 0,6 23,8 1,4 10,9 19,8 7,5 6,3 6,3 3,2 3,4 7,5 0,8 5,0 7,9 6,5 z-20, 0-5 cm / z-20, cm 0,4 1,8 0,3 1,2 1,0 5,7 1,0 0,4 2,2 1,0 1,2 1,7 0,9 0,8 0,9 2,9 z-21, 0-5 cm / z-21, cm 0,5 1,9 0,5 1,8 1,2 1,9 1,2 0,4 0,5 0,6 0,9 1,3 1,5 0,4 0,7 1,4 z-22, 0-5 cm / z-22, cm 0,5 0,0 0,5 0,0 0,2 0,4 0,1 0,4 0,9 1,9 0,0 1,5 0,0 0,7 0,4 0,7

12 250 A. Harasimiuk Tabela 7. Współczynniki koncentracji biomasa i próchnicy w stosunku do substratu mineralnego gleb Symbol położenia próbki i głębokość Współczynniki koncentracji biomasa roślinna i próchnica /skała macierzysta gleb (ppm); wyciąg w 20% HNO3 Al Ca Fe Mg Mn Cd Co Cr Cu Mo Ni Pb Sr Ti V Zn Z-5, biomasa / z-5, cm 0,1 1,0 0,0 2,7 2,6 6,5 0,0 0,9 5,6 98,2 0,2 0,2 1,1 0,1 0,0 1,4 z-5, 0-5 cm / z-5, cm 0,4 1,0 0,2 0,1 2,0 2,9 0,8 0,3 0,5 5,0 0,2 1,8 0,6 1,1 0,6 2,3 Z-9, biomasa / z-9, cm 0,1 1,0 0,2 5,7 4,0 5,1 0,1 3,3 7,1 70,2 1,4 0,8 1,5 0,1 0,1 1,8 z-9, 0-5 cm / z-9, cm 0,7 2,4 3,1 0,6 5,4 5,6 2,0 1,0 1,9 6,1 0,8 4,7 1,5 1,4 1,9 0,8 Z-9, biomasa / z-9, cm 0,1 0,0 0,1 0,6 1,0 2,1 0,0 1,5 7,1 28,3 0,4 0,4 0,2 0,1 0,1 2,9 z-9, 0-5 cm / z-9, cm 0,6 0,1 1,0 0,1 1,4 2,3 0,6 0,5 1,9 2,5 0,2 2,5 0,2 1,2 1,1 1,3 Z-10, biomasa / z-10, cm 0,1 1,2 0,0 4,7 0,1 1,0 0,0 1,5 1,8 111,3 0,1 0,2 1,5 0,0 0,0 1,3 z-10, 0-5 cm / z-10, cm 0,7 5,2 1,1 1,8 2,2 3,9 1,3 0,7 1,3 4,4 0,4 3,2 2,5 1,2 1,3 1,8 Z-15, biomasa / z-15, cm 1,6 67,7 1,9 235,6 19,1 54,3 1,8 42,1 35,4 247,3 17,8 1,9 20,9 2,6 1,3 9,8 z-15, 0-5 cm / z-15, cm 2,8 4,0 2,3 0,8 11,0 5,8 2,5 3,0 5,6 1,7 2,9 4,2 1,9 3,2 2,2 1,8 Z-15, biomasa / z-15, cm 0,2 25,3 0,4 110,7 6,5 32,5 0,4 5,0 9,0 111,8 5,5 0,5 3,7 0,3 0,3 2,6 z-15, 0-5 cm / z-15, cm 0,3 1,5 0,5 0,4 3,7 3,5 0,5 0,4 1,4 0,8 0,9 1,1 0,3 0,4 0,6 0,5 Z-16, biomasa / z-16, cm 0,2 151,2 0,4 368,2 13,0 1,0 1,1 6,2 20,4 60,7 50,5 1,3 69,3 0,3 0,4 14,3 z-16, 0-5 cm / z-16, cm 0,9 1,9 1,0 2,5 5,6 1,0 2,5 1,5 4,1 2,5 5,7 4,9 3,1 1,0 3,2 4,9 Z-16, biomasa / z-16, ponizej160 cm 0,4 239,6 0,7 480,2 36,1 35,4 1,9 11,0 22,4 48,4 50,5 1,8 83,2 0,5 0,6 39,5 z-16, 0-5 cm / z-16, ponizej160 cm 1,6 3,0 1,7 3,3 15,6 37,6 4,0 2,7 4,6 2,0 5,7 6,8 3,7 1,6 4,3 13,4 Z-18, biomasa / z-18, cm 0,2 27,0 0,2 44,5 8,8 32,5 0,4 4,7 4,9 45,6 9,3 0,5 13,8 0,1 0,2 8,9 z-18, 0-5 cm / z-18, cm 2,1 7,1 4,3 3,2 10,2 24,3 4,0 2,2 3,7 2,3 8,2 7,9 3,5 0,7 2,7 7,8 Z-19-z, biomasa / z-19, cm 2,9 0,1 1,1 6,0 2,5 3,9 0,1 40,1 26,5 89,6 1,1 1,2 0,3 0,9 0,6 8,3 z-19, 0-5 cm / z-19, cm 9,6 0,5 8,7 1,5 10,1 17,8 7,5 6,8 8,8 3,2 2,9 8,2 0,6 6,0 7,5 5,4 z-19, 0-5 cm / z-19, cm 10,9 0,6 23,8 1,4 10,9 19,8 7,5 6,3 6,3 3,2 3,4 7,5 0,8 5,0 7,9 6,5 Z-20, biomasa / z-20, cm 0,2 14,6 0,0 29,2 0,2 6,5 0,1 2,8 10,5 50,3 1,7 0,3 3,2 0,1 0,1 4,8 z-20, 0-5 cm / z-20, cm 0,4 1,8 0,3 1,2 1,0 5,7 1,0 0,4 2,2 1,0 1,2 1,7 0,9 0,8 0,9 2,9 Z-21, biomasa / z-21, cm 0,1 0,7 0,0 5,3 0,3 0,8 0,0 1,0 0,9 34,4 0,4 0,1 0,8 0,0 0,0 1,6 z-21, 0-5 cm / z-21, cm 0,5 1,9 0,5 1,8 1,2 1,9 1,2 0,4 0,5 0,6 0,9 1,3 1,5 0,4 0,7 1,4 Z-22, biomasa / z-22, cm 0,6 0,3 0,5 1,5 2,9 10,9 0,3 5,7 3,6 54,7 1,1 1,0 0,5 0,9 0,4 3,7 z-22, 0-5 cm / z-22, cm 0,5 0,0 0,5 0,0 0,2 0,4 0,1 0,4 0,9 1,9 0,0 1,5 0,0 0,7 0,4 0,7

13 Bioakumulacja elementów Tabela 8. Współczynniki koncentracji pierwiastków w biomasie roślin w stosunku do poziomu próchnicznego Symbol położenia próbki i głębokość Współczynniki koncentracji biomasa roślinna / próchnica; wyciąg w 20% HNO3 Al Ca Fe Mg Mn Cd Co Cr Cu Mo Ni Pb Sr Ti V Zn Z-5, biomasa / z-5, 0-5 cm 0,2 1,0 0,1 37,2 1,3 2,3 0,1 3,0 10,3 19,4 0,9 0,1 1,9 0,0 0,0 0,6 Z-9, biomasa / z-9, 0-5 cm 0,1 0,4 0,1 9,3 0,7 0,9 0,0 3,2 3,8 11,4 1,9 0,2 1,0 0,1 0,1 2,3 Z-10, biomasa / z-10, 0-5 cm 0,1 0,2 0,0 2,6 0,1 0,3 0,0 2,1 1,4 25,3 0,3 0,1 0,6 0,0 0,0 0,7 Z-15, biomasa / z-15, 0-5 cm 0,6 16,9 0,8 297,9 1,7 9,4 0,7 14,2 6,4 144,5 6,1 0,5 10,9 0,8 0,6 5,5 Z-16, biomasa / z-16, 0-5 cm 0,3 79,5 0,4 147,6 2,3 0,9 0,5 4,1 4,9 24,3 8,9 0,3 22,2 0,3 0,1 2,9 Z-18, biomasa / z-18, 0-5 cm 0,1 3,8 0,0 13,8 0,9 1,3 0,1 2,1 1,3 20,2 1,1 0,1 4,0 0,2 0,1 1,1 Z-19, biomasa / z-19, 0-5 cm 0,3 0,2 0,1 4,0 0,3 0,2 0,0 5,9 3,0 27,6 0,4 0,1 0,5 0,1 0,1 1,6 Z-20, biomasa / z-20, 0-5 cm 0,5 8,2 0,1 25,3 0,2 1,1 0,1 7,8 4,7 50,6 1,4 0,2 3,7 0,2 0,1 1,7 Z-21, biomasa / z-21, 0-5 cm 0,1 0,4 0,0 3,0 0,3 0,4 0,0 2,4 1,7 56,1 0,4 0,1 0,5 0,1 0,0 1,2 Z-22, biomasa / z-22, 0-5 cm 1,2 67,1 1,0 160,9 12,1 28,2 2,7 13,7 4,0 29,0 39,3 0,7 36,9 1,4 1,0 5,5

14 252 A. Harasimiuk glebowego. Wśród metali ciężkich można wyróżnić kilka charakterystycznych zależności. Kobalt, tytan i wanad charakteryzują się niższymi stężeniami w masie roślin niż zawartość w glebie. Stężenia tych pierwiastków w roślinach rzadko przekraczają 1 mg/kg. Ma to miejsce w przypadku pszenżyta i buraka cukrowego. Kadm, chrom, miedź, nikiel i cynk charakteryzują się kilkakrotnie większą zawartością w roślinach niż w glebie. Współczynnik koncentracji osiąga sporadycznie wartości ponad 30. Stront ma podobny układ zależności jak wapń, natomiast zupełnie odmienny od wszystkich pierwiastków jest molibden, który jest odpowiedzialny za rozwój kwiatostanów. Jego współczynniki biokoncentracji sięgają zwykle kilkudziesięciu, a nierzadko przekracza sto. Ponadto zaznacza się bardzo silny kontrast we współczynnikach biokoncentracji pomiędzy materiałem roślinnym a poziomem próchnicznym gleby, co wskazuje na niski poziom powrotu uruchomionych zasobów glebowych tego pierwiastka. Studium typowych przypadków Punkt Z-5, położony jest na wysoczyźnie z pokrywą piaszczystą i trzonem gliniastym. Wykształciły się tutaj gleby bielicoziemne na piaskach słabogliniastych. Profil glebowy jest dwudzielny, z zasobną dolną częścią i ubogą - górną. W rozkładzie pionowym parametrów geochemicznych wyraża się w koncentracji pierwiastków biofilnych w roślinach, z pominięciem wzrostu koncentracji tychże pierwiastków w warstwie przypowierzchniowej (Ryc. 2). Klasycznym przykładem pierwiastków odzwierciedlających powyższe relacje są wapń i magnez. Wapń wykazuje niewielką wtórną koncentrację w poziomie próchnicznym, zaś magnez jako pierwiastek o większej skali niedoboru, jest akumulowany jedynie w roślinach. Glin, jako pierwiastek toksyczny i nadmiarowy w badanym środowisku nie podlega biokoncentracji (Prusinkiewicz, Krzemiń 1974, Rosada 1999). Średnie stężenia w glebie posiadają cynk, nikiel i tytan. Cynk wraz z manganem i strontem charakteryzują się nieznaczną biokoncentracją zarówno w biomasie roślin jak i w poziomie próchnicznym. Nikiel i chrom - maksimum koncentracji wykazują w głębszych warstwach gleby. Biorąc pod uwagę ich antropogeniczne pochodzenie, można stwierdzić, że roślinny gruntów ornych (w tym przypadku jęczmień) oraz przypowierzchniowe poziomy glebowe z próchnicą, z racji niskiej sorpcji i dużej przepuszczalności, nie stanowią bariery w przemieszczanie się tych pierwiastków. Z kolei tytan, wraz z kobaltem, wanadem i ołowiem wykazują wyższe stężenie w glebie niż nikiel i chrom, chociaż ich poziom w biomasie jest podobny. Wymienione pierwiastki charakteryzują się akumulacją w poziomie próchnicznym i ogólniej - w poziomach przypowierzchniowych gleby. Można sądzić, że są to pierwiastki wiązane przez kompleks sorpcyjny gleby w pierwszej kolejności i w najsilniejszym stopniu. Inny punkt o dużej wartości informacyjnej (9z-9) znajduje się w obrębie wysoczyzny gliniastej, zbudowanej z gliny lekkiej pylastej, pokrytej glebami brunatnymi wyługowanymi. W analizowanym przypadku obszar zajęty był pod uprawę pszenicy. Na podstawie analizy rozkładu zawartości pierwiastków w biomasie i profilu pionowym gleby, można stwierdzić istnienie grup pierwiastków o podobnych charakterystykach dotyczących zakresu stężeń i zmienności w

15 Bioakumulacja elementów profilu pionowym, powtarzających się także w innych punktach: 1) Co, Pb, Ti i V - to pierwiastki o wyższym stężeniu w glebie niż w biomasie roślin uprawnych, wykazujące podwyższone zawartości w przypowierzchniowej warstwie gleb, co wskazuje na ich sorpcję w poziomie próchnicznym, skąd są pobierane przez korzenie roślin; 2) Cu, Cr, Ni, Sr i Zn - których zakres stężeń i rozkład w profilu glebowym jest podobny do poprzedniej grupy, ale w biomasie roślinnej następuje ich dość duże nagromadzenie (wzrost stężeń); są one pobierane przez rośliny uprawne dużo intensywniej niż poprzednia grupa pierwiastków; 3) Cd i Mo - o bardzo małych stężeniach w glebie i podlegające bioakumulacji w roślinach uprawnych i w poziomie próchnicznym; 4) Fe i Mn - pierwiastki o podobnych właściwościach fizjologicznych, o podobnym charakterze rozkładu w profilu glebowym, o wyższym zakresie stężeń żelaza niż manganu w glebie i zmianie proporcji zawartości w biomasie roślin na korzyść manganu; 5) Ca i Mg układ wykazujący podobieństwo do pary Fe i Mn we wzajemnych relacjach zakresu stężeń, jak i rozkładu pionowego. Ca jest analogiem Fe, a Mg - analogiem Mn; zaznacza się duża bioakumulacja magnezu w biomasie roślin uprawnych; 6) Al - pierwiastek toksyczny w dużych stężeniach i nadmiarowy w środowisku. Jego rozkład i zakres stężeń jest nieco podobny do Fe. O roli elementów roślinnych w akumulacji pierwiastków świadczy przykład punktu z-9 i z 15 (Ryc. 3, 4), położonego w obrębie wysoczyzny gliniastej (w podobnych warunkach jak punkt poprzedni), z uprawą ziemniaka. Charakteryzuje się on zróżnicowaniem co do zakresu stężeń poszczególnych pierwiastków oraz względnie stałymi stężeniami pierwiastków w profilu pionowym gleby. Najistotniejsze różnicowanie następuje w tym przypadku na styku roślina - poziom próchniczny gleby. Poza grupą: Ni, Pb, V, Ti, Fe i Al, wszystkie pierwiastki wykazują wyraźną bioakumulację Największy stopień biokumulacji osiągają w kolejności: magnez - współczynnik kumulacji w roślinie w stosunku do poziomu próchnicznego gleby ponad 200, molibden - ponad 100; wapń, stront, chrom, sód - ponad 10. Gdy gleba ma lżejszy skład granulometryczny (z-16), kontrastowość bioakumulacji w masie roślin przybiera na sile (Ryc. 5). Najwyższe współczynniki biokumulacji osiągają w tym przypadku Na, Mg, Ca, Mo i Sr, czyli pierwiastki nadające glebie charakter zasadowy. Poza warunkami glebowymi duży wpływ na selektywność biokoncentracji ma sposób użytkowania. Punkt z-18 (Ryc. 6), reprezentujący typ wysoczyzny gliniastej, który jest nieużytkiem, ma wyraźnie niższe współczynniki biokoncentracji w masie roślinnej w stosunku do poziomu próchnicznego (najwyższe współczynniki ponad 20 charakteryzują jedynie sód i molibden). Najwięcej współczynników ma wartości zbliżone do 1 lub niższe od 1, co przy małych stężeniach w substracie mineralnym gleby świadczy o wtórnej biokoncentracji w poziomie próchnicznym gleby. Po raz kolejny, uwidacznia się w ten sposób wyraźna rozbieżność pomiędzy funkcjonowaniem środowisk z pokrywą roślin wieloletnich i jednorocznych. Jeszcze większy kontrast pomiędzy ubogą wierzchnią częścią gleby, a żyźniejszym dolnym odcinkiem profilu glebowego oraz wyraźną bioakumulacją w materiale roślinnym widać w przypadku punktu z 22 (Ryc. 7). Współczynnik biokoncentracji w masie roślinnej w stosunku do poziomu próchnicznego przekracza tutaj dla magnezu,

16 254 A. Harasimiuk Stężenia (mg/kg) 10000, , ,000 Al Ca 10,000 Mg Mo 1,000 Ni 0,100 Ti 0,010 Zn 0,001 z5, biomasa z-5, 0-5 cm z-5, cm z-5, cm Z-5, cm z-5, cm Rys. 2. Zawartość wybranych elementów w punkcie z dla wapnia i 20 - dla molibdenu, strontu, kadmu i niklu. W przypadku dwóch ostatnich pierwiastków można to wiązać z akumulacją zanieczyszczeń wroślinach wieloletnich. Wnioski 1.Rośliny uprawne są istotnym elementem modyfikującym obieg materii w obrębie badanego obszaru. 2.Zakres modyfikacji i jej ukierunkowanie zależy od parametrów środowiska przyrodniczego i składu gatunkowego roślin uprawnych. 3.Stężenia notowane w biomasie roślin uprawnych są niższe od stężeń biomasy zbiorowisk leśnych ( spłycenie obiegu biologicznego). 4.Stwierdzono wyraźne odrębności w charakterze obiegu biologicznego pierwiastków w obrębie poszczególnych grup pierwiastków. 5.Selektywność pobierania pierwiastków z gleby wyraża się w różnym ukierunkowaniu współczynnika koncentracji biogenetycznej. Pierwiastki takie jak żelazo i glin wykazują mniejsze zawartości w materiale roślinnym niż w substracie mineralnym gleb i w poziomie próchnicznym. Makropierwiastki takie jak wapń, magnez wykazują kilkudziesięciokrotną biokoncentrację w materiale roślinnym w stosunku do substratu mineralnego gleby. 6.Odmienność obiegu biologicznego roślin wieloletnich i jednorocznych wyraża się w akumulacji glinu, żelaza i metali ciężkich w biomasie roślin wieloletnich oraz we względnie dużej biokoncentracji pierwiastków biofilnych (wapń, magnez) w biomasie jednorocznych roślin uprawnych. Literatura Ostrowska A., Gawliński S., Szczubiałka Z. 1991: Metody analizy i oceny właściwości gleb i roślin. Katalog Instytutu Ochrony Środowiska. Ostrowska A., Porębska G., 2002: Skład chemiczny roślin. Instytut Ochrony

17 Bioakumulacja elementów Środowiska, Warszawa. Prusinkiewicz Z., Krzemień K., 1974: Toksyczny wpływ wolnego glinu z orsztynowego poziomu bielicy na rozwój sadzonek sosny pospolitej Pinus silvestris L. Rocz. Glebozn. 25. pp Rosada J., 1999: Metale ciężkie pierwiastki życia i śmierci. Ochron. Rośl., 12. pp ,000 Al Stężenia (mg/kg) 10000, , ,000 Ca Fe Mg Mn Cd Co 10,000 Cr Cu 1,000 Mo 0,100 Ni Pb 0,010 Sr Ti 0,001 V z9, biomasa z-9, 0-5 cm z-9, cm z-9, z-9, cm z-9, cm z-9, cm Zn Ryc. 3. Zawartość wybranych elementów w punkcie z ,000 Al Stężenia (mg/kg) 10000, , ,000 Ca Fe Mg Mn Cd Co 10,000 Cr 1,000 Cu Mo 0,100 Ni Pb 0,010 Sr Ti 0,001 z15, biomasa z-15, 0-5 cm z-15, cm z-15, cm z-15, cm z-15, cm z-15, cm V Zn Ryc. 4. Zawartość wybranych elementów w punkcie z-15

18 256 A. Harasimiuk ,000 Stężenia (mg/kg) 10000, ,000 Al Ca Fe 100,000 Mg Mn 10,000 Cd Co 1,000 Cr 0,100 Cu Mo 0,010 Ni Pb 0,001 z16, biomasa z-16, 0-5 cm z-16, cm z-16, 50-55cm z-16, cm z-16, cm z-16, pon.160 cm Sr Ti V Zn Ryc. 5. Zawartość wybranych elementów w punkcie z-16 Stężenia (mg/kg) , , , ,000 10,000 1,000 0,100 0,010 Al Ca Fe Mg Mn Cd Co Cr Cu Ni Pb Sr Ti 0,001 z18, biomasa z-18, 0-5 cm Z-18, cm z-18, cm z-18, cm z-18, cm z-18, cm V Zn Ryc. 6. Zawartość wybranych elementów w punkcie z ,000 Al Stężenia (mg/kg) 10000, , ,000 Ca Fe Mg Mn Cd Co 10,000 Cr Cu 1,000 Mo 0,100 Ni Pb 0,010 Sr Ti 0,001 V z9, biomasa z-9, 0-5 cm z-9, cm z-9, z-9, cm z-9, cm z-9, cm Zn Ryc. 7. Zawartość wybranych elementów w punkcie z-22