ROZMIESZCZENIE Fe, Zn, Mn, Cu, Co, Ni, Pb i Cd W PR O FILA C H CZARNOZIEM ÓW LEŚNO-STEPOW YCH

ROCZNIKI GLEBOZNAW CZE T. X X V III, NR 1, W ARSZAW A 1977 PIOTR SKŁODOW SKI, ANDRZEJ SAPEK ROZMIESZCZENIE Fe, Zn, Mn, Cu, Co, Ni, Pb i Cd W PR O FILA C H CZARNOZIEM ÓW LEŚNO-STEPOW YCH Laboratorium G leboznaw stw a Instytutu G eodezji Gospodarczej Politechniki W arszawskiej WSTĘP Znajom ość rozm ieszczenia m etali ciężkich w.profilach określonych ty pów lub rodzajów gleb pozwala na pełniejsze śledzenie procesów glebotwórczych, pomaga przy badaniu potrzeb nawożenia m ikroelem entam i oraz jest m ateriałem odniesienia przy rozpatryw aniu skażenia gleb. W prawdzie wykonano w kraju wiele analiz w celu ustalenia wartości m etali ciężkich w glebach, nie dostarczyły one jednak w yczerpujących inform acji dla licznych typów i rodzajów gleb. Prócz tego liczba oznaczeń kobaltu, niklu, ołowiu i kadm u jest nadal skrom na. Zadaniem przedstaw ionej pracy było poznanie zaw artości m etali ciężkich w czarnoziem ach leśno-stepow ych. MATERIAŁY I METODYKA BAD AŃ W system atyce Gleb Polski opracow anej przez K om isję Genezy, K lasyfikacji i K artografii Gleb Polskiego Towarzystwa Gleboznawczego \v roku 1969 w klasie gleb czarnoziem nych wyróżnia się typ czairnoziemów leśno-stepow ych [6]. Na terenie Polski czarnoziem y leśno-stepow e zajm ują stosunkowo m ały obszar. W ystępują one tylko na znaczniejszych obszarach w rejonach: hrubieszowsko-tomaszowskim, opatowsko-sandom ierskim, proszow ickim i rzeszowskim. Gleby te na obszarze Polski powstały w yłącznie z lessów. Badaniam i objęto łącznie 13 profilów, w tym: z czarnoziemów proszowickich 4, opatowsko-sandomierskich 4, hirubieszowsko-tomaszowskich 5. W śród zbadanych czarnoziem ów w ystępują tylko czarnoziem y w ytw orzone z lessów ilastych, w których zaw artość frak cji ko- Praca dofinansow yw ana przez P olskie T ow arzystw o Gleboznawcze.

72 P. Skłodow ski, A. Sapek loidalnej w ynosi średnio około 15 /o. N agrom adzenie tych cząstek p rzy pada przeważnie na poziomy przejściowe A t(b) lub na poziomy próchniczo-iluw ialne-w ęglanow e A tb Ca (tab. 1). W śród zbadanych gleb w ystępuje wyłącznie podtyp czamoziemów leśno-stepow ych zdegradow anych. Na podstaw ie m orfologii oraz rozm ieszczenia żelaza w profilu można przypuszczać, że są to czarnoziemy, które uległy częściowemu zbrunatnieniu. Z gleb tych w m niejszym lub większym stopniu został w ym yty węglan wapnia, a naw et niekiedy uległy one zakwaszeniu. W czarnoziemach nam yw anych zawartość węglanu wapnia jest na ogół niew ielka (tab. 1), przy czym niektóre z nich zawiera ją go w całym profilu. W czarnoziem ach nie ulegających procesom erozyjnym węglan wapnia w ystępuje w najw iększych ilościach w poziomach głębszych, natom iast w czarnoziemiach zm ywanych jest on często już w poziom ach próchnicznych i przejściow ych. Na ogół zbadane czarnoziem y odznaczają się stosunkow o niską zaw artością próchnicy w poziomach akum ulacyjnych (tab. 1). Miąższość poziomów próchnicznych zależy od położenia tych gleb. Czarnoziemy nam y- wane, położone w terenach obniżonych, odznaczają się dużą miąższością poziomów próchnicznych, gdy tym czasem czarnoziem y zm yw ane, w ystępujące najczęściej na wyżej położonych stokach, odznaczają się m ałą ich miąższością. W profilach czarnoziem ów do głębokości 150 cm przew ażnie stw ierdzano trzy poziomy zróżnicowania: próchniczny A lf przejściow y n a j częściej A t(b) i poziom skały m acierzystej less. W niektórych jednak profilach w ystępują w yraźne poziomy iluw ialne w ęglanow e B Ca o zabarwieniu brunatnym z białym i smugami. W śród zbadanych czarnoziem ów wyróżniono następujące rodzaje i gatunki: czarnoziem y zdegradow ane w ytw orzone z lessów ilastych, czarnoziem y zdegradow ane nam yw ane w ytw orzone z lessów ilastych, czarnoziem y zdegradow ane zm yw ane w ytw orzone z lessów ilastych. Skład mechaniczny gleb oznaczono m etodą Bouyoucosa w edług Casagrande, w m odyfikacji Prószyńskiego. Podstaw ow e właściwości fizykochem iczne oznaczono m etodam i ogólnie przyjętym i: ph metodą elektrom etryczną, C ac 03 m etodą Scheiblera, С ogółem m etodą T iurina. M etale ciężkie Fe, Zn, Mn, Cu, Co, Ni, Pb i Cd oznaczono m etodą atom ow ej spektrom etrii absorpcyjnej w roztw orach otrzym anych w w y niku traw ienia próbek glebowych kwasem nadchlorow ym [13]. Przed traw ieniem wysuszone próbki glebowe rozcierano w moździeżu agatowym. W w yniku takiego postępow ania oznacza się 80 100% całkow itej zaw artości omawianych pierwiastków.

M ikroelem enty w profilach czarnoziem ów 73; OMÓWIENIE W YNIKÓW Żelazo, nikiel i kobalt. Są to pierw iastki o zbliżonych w łaściwościach chemicznych i geochemicznych, co mogło być powodem ich podobnego zachow ania się w badanych glebach. Ich zaw artość w profilu praw ie nie uległa zróżnicowaniu, choć zazwyczaj była nieznacznie większa w poziomie przejściow ym. P rzy porów naniu w szystkich profilów zawartość tych pierw iastków w kolejnych poziomach odznaczała się bardzo niskim współczynnikiem zmienności, który był najm niejszy dla skały m acierzystej (tab. 3 5). P onadto stw ierdzono wysoce istotną zależność m iędzy zaw artością tych pierw iastków w w yróżnionych poziom ach. Godna uw agi jest istotna zależność m iędzy zaw artością iłu koloidalnego a zawartością tych pierw iastków w poziomie przejściowym oraz między zawartością żelaza i niklu w poziomie przejściowym, a także brak takiej zależności w skale m acierzystej. W poziomie przejściowym znaleziono również w yraźne zależności m iędzy zawartością pierw iastków om aw ianej tria d y a większością pozostałych m etali ciężkich. Dla w szystkich stw ierdzono wysoce istotną -korelację z zaw artością cynku, m anganu i ołowiu, a dla niklu n aw et z zaw artością miedzi. W skale m acierzystej natom iast zaw artość pierw iastków triad y była wysoce istotnie skorelowana tylko z zawartością miedzi, a zawartość niklu i kobaltu także z ołowiem. W poziomie próchnicznym wysoce istotna korelacja ograniczała się tylko dla zawartości niklu i cynku oraz dla kobaltu i ołowiu (tab. 3, 4, 5). Mangan. Stężenie tego pierw iastka na ogół malało w głąb profilu. Średni współczynnik wzbogacenia w m angan poziomu próchnicznego w* stosunku do skały m acierzystej w ynosił 1,30 i był najm niejszy dla czarnoziem ów tom aszow sko-hrubieszow skich (1, 23), a najw iększy dla czarnoziem ów sandom iersko-opatow skich (1, 74). Także w przypadku m anganu stwierdzono niski współczynnik zmienności w różnych poziomach. Tylko w poziomach przejściowych znaleziono istotną zależność między zawartością m anganu a zawartością innych m etali ciężkich (żelaza, niklu, kobaltu, cynku i ołowiu). Również tylko w poziomie przejściow ym obserwowano wysoce istotną dodatnią zależność między zawartością m anganu i iłu koloidalnego (tab. 3 5). Cynk. Również stężenie cynku m alało w głąb profilu, średni współczynnik wzbogacania poziomu próchnicznego w stosunku do skały m a cierzystej wynosił 1,36 i m iał największą w artość dla czarnoziemów proszowickich, a najm niejszą dla tom aszow sko-hrubieszow skich. W spółczynnik zm ienności stężenia cynku był stosunkow o wysoki dla poziomu próchnicznego i niski dla poziomu przejściowego i skały m acierzystej (tab. 3 5). Zaw artość cynku we w szystkich poziom ach była istotnie uzależniona od zawartości części spławialnych, a w poziomie przejściowym także od zaw artości iłu koloidalnego. W poziom ie próchnicznym zaw artość cyn-

74 P. Skłodow ski, A. Sapek Tabela 1 N ie k tó r e w ła ś c iw o ś c i fiz y k o c h e m ic z n e czarnoziem ów le śn o -s te p o w y c h Боше p h y s ic o -c h e m ic a l p r o p e r t ie s o f th e f o r e s t - step p e chernozem s M iejscow ość L o c a lit y Nr p rof i l u Prof i l e No. Poziom gen e ty czn y G e n e tic h orizon G łęb okość pobre.nia p ró o k i Sam pling depth cm P rocen t z a w a r to ś c i c z ą s te k % o f th e c o n te n t o f p a r t i c l e s < 2 < 0 2 CaC03 % p% 2o 1 Ź 3 4 5 b 7 Ś 9 Czarnoziemy zdegradowane wytworzone z lessó w ila s ty c h Degraded chernozem s d eveloped from cla y ey lo e s s e s С % J a zd o w iczki p ow iat - county Proszow ice 2 4 B) С 5-1 5 5 0-7 0 9 5-1 0 5 4 2,0 4 3 4,0 1 4.0 1 2.0 1 3,0 0,2 0,1 0,2 7,2 7.4 7.5 1,4 0 0,3 6 Klim ontów p ow iat - cou n ty Proszow ice 3 Ą o ) С 5-1 0 4 0-4 5 1C 0-110 4 6.0 5 0.0 4 2.0 1 3,0 1 1 4,0 0,7 0,2 1 3,8 7.8 7.9 1,5 8 0,4 0 S to d o ły p ow iat - cou n ty Opatów R ożk i p ow iat - county Sand omie rz Łaszczów p ow iat - county Tomaszów N o w o sió łk i p ow iat - county Tomaszów C zern iczy n p ow iat - cou n ty H rubieszów 8 10 12 14 16 Aj/ b) 0-1 0 50-6 0 3 3 7,0 5,0 1 2,0 6,6 6,4 1,5 0 0,3 9 (B)C 7 5-8 5 4 3,0 9,0 0*0 6,5 - с 1 3 5-1 4 0 3 7,0 4,3 7,5-0 -2 0 3 7.0 1 6,0 0,0 6,2 1,3 7 4 ( 3 ) 50-6 5 4 0.0 1 7,0 6,1 0,7 5 с 6 5-8 0 32,0 1 1,0 6,5 0,4 1 Ai(B) (B)C 0-2 0 4 5-6 0 6 5-8 0 3 5.0 3 5.0 3 5.0 13.0 1 6.0 1 6,0 0 S0 7,6 7.8 7.9 1,2 5 0,5 4 0,2 5 с 1 4 0-1 5 0 3 3,0 1 4,0 6,9-5 -2 0 35-4 5 4 4.0 4 6.0 1 3,0 1 7,0 1,4 7,6 7.9 1,8 2 1,1 2 Al BCa 75-9 0 4 6.0 1 6,0 1 1,8 7.9 0,6 5 С 145-150 40,0 9,0 9,8-5 -2 0 4 0-5 5 4 1.0 5 0.0 1 1,0 1 7.0 3,5 5,3 1,7 9 1,5 9 6 5-8 0 5 1 7.0 BCA 1 4,5 0,4 1 с 1 4 0-1 5 0 4 2,0 4,0 7,3 - Czarnoziemy zdegradowane namywane wytworzono z lessó w ila s t y c h Onwashed degraded chernozem developed from cla y ey lo e s s e s Kierów p ow iat - cou n ty o&ndomie rz i l i Ai Ai Al BCa 5-2 0 35-5 0 7 0-8 5 4 4 4.0 4 5.0 12,0 13,0 1 3,0 6.3 6.4 6,8 1,5 6 1,0 8 1,8 3 140-150 5 7,0 20,0 31,2 7,4 2,6 5 T e la ty n p ow iat - co u n ty Tomaszów 13 5-2 0 7 0-8 5 9 0-1 0 5 4 4.0 4 8.0 4 6.0 13.0 1 4.0 1 4,0 7.5 7.6 2,2 3 1,8 1 А ^ з ) 7,9 1,1 7 (B)C 1 4 5-1 5 0 4 3,0 9,0 0,2 0,1 5

M ikroelem enty w profilach czarnoziem ów 76 c d. t a b e l i 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Witków p ow iat - cou n ty H rubieszów 15 ^1 a ^ b) 5-20 6 0-7 0 8 5-9 5 3 6.0 4 0.0 4 1 3,0 1 6,0 1 5,0 7,9 1,5 6 1,3 6 0,8 3 с 145-150 3 13,0 0,1 7 Paw łow ice p ow iat - county Proszow ice Jakubow ice p ow iat - cou n ty Proszow ice C hw ałki p ow iat - county Opatów 6 4 ( B ) CBCa 3-1 5 4 0-4 5 90-1 0 0 5 7,2 60,0 5 4,0 2 0,7 2 5.0 2 3.0 1.3 0,3 0,2 7.6 7.7 7.8 1 4 0-1 5 0 5 0,4 2 0,6 1 3,8 - Czarnoziemy zdegradowane zmywane wytworzone z lessó w ila s t y c h Outwashed degraded chernozem developed from cla y ey lo e s s e s 7 Al BCa BCa 9 a, ( b) 5-1 0 3 0-3 5 6 0-7 5 0-2 0 1 0-5 0 4 2,S 4 3,7 4 4,0 3 7.0 4 4.0 1 4.9 1 4.9 1 4,0 1 1 7,0 5,6 9,1 1 1,2 7,8 6,1 1,6 1 1,1 8 0,5 1 1,1 3 1,0 7 0,3 2 6,7 CS>b 55-70 3 9,0 13,0 6,8 - BC 140-1 4 5 3 7,0 9,0 6,6 7,6 Tabela 2 Z flw artosć m e t a li c ię ż k ic h w czarn oziem ach le śn o -s te p o w y c h C ontan t o f h eavy m e ta ls in th e f o r e s t - s t e p p e chernozem Nazwa g e o g r a fic z n a G eographical name Poziom g en ety czny G e n e tic h o r iz o n Fe Zn Mn Cu Co N i Pb Cd % ppm P roszow sk ie / 4 p r o f i l e / /4 p r o f i l e s / С,A 1BCa W spółczyn n ik w zb ogacen ia E nrichm ent c o e f f i c i e n t Ад /С 1,6 0 1,8 0 1,5 6 1,03 67 44 35 1,9 1 402 344 304 1,3 2 1 7,5 1 0,2 8,9 1,9 6 8,1 7,6 1,0 5 2 0.3 2 1.3 1 8,8 1,0 8 2 2,2 1 2,3 1 1,9 1,8 6 0,5 1 0,1 0 0,1 2 4,2 5 Sandom iersko- O patow skie /4 p r o f i l e / / 4 p r o f i l e s / А1( В),( В ) В С W spółczynnik w zbogacenia E nrichm ent c o e f f i c i e n t Ад/С 1,4 1 1,4 7 1,3 9 1,0 2 42 37 30 1,4 0 493 363 294 1,7 4 1 0,7 1 1,5 7,8 1,3 7 6,5 7,7 5.9 1.1 0 1 3,6 1 7,9 1 4,3 0,9 5 1 6,9 1 3,7 1 1,6 9 0,2 6 8 7 3,7 1 Tomaszowsko- H ru b ieszow sk ie / 5 p r o f i l i / / 5 p r o f i l e s / A i,a 1 (.B),(В )С С W spółczynnik w zbogacenia Enrichm ent c o e f f i c i e n t Ад/С 1,4 9 1,7 0 1,4 8 1,0 1 40 37 33 1,2 1 387 358 315 1,2 3 1 2,6 1 3,6 8,1 1,5 5 7,1 7,6 6,5 1,0 9 1 5,8 1 9,0 1 5,5 1,0 2 1 3,8 1 1,1 9,6 1,4 3 0,1 7 0,1 2 9 1,8 8

-л 05 Współczynniki k o r e la c ji i zmienności dla poziomów próchnicznych C orrelation and v a r ia b ilit y c o e f f ic ie n t s for humus horizons T a b u l a 3 Zn Mn Cu Со Ki Pb Cd Fe С < 0,02 mm <C.0,002 mm Zn Mn 0,1 7 7 Cu 0,2 2 7-0,2 8 7 Co 0,5 0 4 x 9 1-0,2 6 5 N i 0,5 7 2 х* - 0,2 7 1 0,1 0 0 0,8 1 1 х1 Pb 0,7 2 1 х* 0,3 9 0-2 3 0t5af*, 0,3 9 5 Cd 0,7 8 6 0,1 5 7 0,4 2 2 х 0,2 3 7 0,3 1 8 0,8 1 6 х* Ге 0,3 8 3-0 7-1 3 о, 781х * 0,7 9 3 XX 0,2 7 1 4 9 С - 0,2 0 8-0,3 4 0 0,6 6 8 х* - 0,4 1 8-0.1 7 8-0,2 5 7 7 8-0,3 1 8 2 mm 0,5 3 0 х - 6 6 0,1 4 6 1 8 0,1 5 1 2 9 0,2 5 0-9 1-0,2 1 5 Skłodowski, A. Sapek < 0 2 mm 0,3 0 0-0,5 3 4 х 0,4 9 6 х 0,2 2 6 0,5 4 9 xx - 5 8 8 9 0,5 6 5 х* 5 5 0,1 0 1 X 4 5,4 4 0,3 1 4,7 7,2 3 1 7,2 1 1 5,4 2 0,2 5 1,5 8 1,5 4 6 2,2 1 4,5 SD 1 2,3 9 7 2,5 6 6,2 3 1,2 8 3,3 6 5,0 6 0,1 5 7 0,2 0 1 0,3 9 2 8,4 1 4,1 3 W spółczynnik zm ien n o ści V a r ia b il it y c o e f f i c i e n t SD x 2 7,3 1 4 2,4 1 7,7 1 9,5 32,8 6 2,8 1 2,7 2 5,4 1 3,1 2 8,4 * Z a le żn o ść is t o t n a s i g n i f i c a n t r e la t io n s h ip ** Z a le żn o ść wysoce is t o t n a h ig h ly s i g n i f i c a n t r e la t io n s h ip

Współczynniki lrcrcla cji i zmienności dla poziomów przejściowych C orrelation and v a r ia b ilit y c o e f f ic ie n t s for t r a n s itio n a l horizons T a b e l a 4 Zn Un Си Со Ni Pb Cd Ре С 2 шт < 0 2 шп Zn Mn 0,6 0 7 х Cu 0,3 6 6 0,3 5 3 Co о ^ б г 3 O ^ l 33 0,5 2 3 Ni о, e s s 3 0,7 0 8 хх о ^ в о 3 0,8 7 4 хх Pb 0,6 6 4 х* 0,5 2 3 х 0,3 5 9 0,6 4 1 х 0,6 4 9 х Cd - 1 4-0,1 7 0 2 1 0 4-0,1 1 2-0,5 5 4 Pe o ^ l 3 о ^ б г 3 0,3 1 6 0,8 4 5 хх О 'вэ?** 0,7 0 4 хх - 0,2 0 7 С 0,1 0 5 0,3 4 0-0,1 3 5 0,2 9 0-0 1-0,2 5 3 0,6 2 9 х 0,068 2 mm 0,5 4 1 х -0,1 0 0 0,3 4 8 0,3 3 8 0,4 8 1 0,1 3 1 0,3 7 1 0,3 3 9 0,1 1 2 < 0 2 mm 0,6 3 3 х 0,6 6 8 х* 0,2 4 9 0,5 8 1 х 0,7 4 4 ХХ 0, 4б0-0,3 2 3 0,7 7 9 4 6 0,2 2 4 X 3 8,5 344 1 7,8 7,7 5 1 9,2 2 12,16 9 1,7 1 0,5 4 4 3,0 1 5,2 Mikroelementy w profilach czarnoziem ów SD 5,9 6 4 3,6 3 2,8 1 1.1 3 3,4 8 1,9 3 2 7 0,2 4 1 0,2 6 3 6.2 4 3,8 8 W spółczynnik zm ien n o ści SD, 1(V V a r ia b ilit y Э 1 5,5 1 2,7 1 5,8 1 4,6 1 8,1 c o e f f i c i e n t,л 1 5,9 3 1 4,1 4 8,7 1 4,5 2 5,4 x Z a le żn o ść is t o t n a - s ig n if ic a n t r e la t io n s h ip 3 3 Z a le ż n o ść w ysoce i s t o t n a - h ig h ly s i g n i f i c a n t r e la t io n s h ip

Współczynniki k o r e la c ji i zmienności dla skał m acierzystych C orrelation and v a r ia b ilit y c o e f f ic ie n t s for p aren tal m a teria ls Tabela 5 -a 00 Zn Mn Cu Co N i Pb Cd?e. < 2 mm 0 2 mm Zn Mn 0,2 4 9 Cu 0,4 4 3 0,3 6 3 Co 0,5 5 2 x 0,4 3 7 0,7 5 2 zx Hi 0,5 0 7 0,2 5 0 0, 733** 0,9 0 0 * * Pb 0,3 5 9-0,1 0 3 0,5 1 2 0,7 6 4 * * 0^710** Cd 0,4 3 0 4 2 0,2 1 9 0,4 5 1 0,4 1 4 0,3 3 6 Fe 0,4 5 0 0,5 3 3 х 0,3 0 5 ^ * 0,8 5 3 xx 0, 622** 0,5 1 1 0,1 9 9 4. 2 mm 0,5 1 5 x 9 1 0,5 0 8 0,4 9 0 0,4 3 8 0,2 6 3 0,7 0 2 * * 0,3 6 5 < 0 2 mm 0,1 2 9-0,4 7 9 0,3 5 2 0,2 6 8 0,3 6 7 0,4 5 7 0,3 4 9 2 7 2 0 Skłodowski, A. Sapek z 3 3,4 314,6 8,6 6 6,7 9 1 6,6 1 1 0,5 2 8 1,5 2 3 9,6 1 1,5 SD 3,8 7 40,55 1,09 0,3 4 2,48 1,48 28 0,1 4 1 4,96 3,88 W spółczynnik 100 zm ien n o ści x V a r ia b ilit y c o e f f i c i e n t 1 1,6 1 2,9 1 2,6 1 2,4 1 4,9 1 4,1 3 5,0 9,3 1 2,5 3 3,6 x Z a le ż n o ść is t o t n a s ig n if ic a n t r e la t io n s h ip ** Z a le żn o ść wysoce is t o t n a h ig h ly s i g n i f i c a n t r e la t io n s h ip

M ikroelem enty w profilach czarnoziem ów 79 ku w ykazała istotną korelację z zawartościam i kobaltu, niklu, ołowiu i kadm u, w poziomie przejściow ym z (zawartościami m anganu, niklu, kobaltu, żelaza i ołowiu, a w -skale m acierzystej tylko z zaw artością żelaza. Miedź. W czarnoziemach pierw iastek ten był odmiennie rozm ieszczony w porów naniu w pozostałym i m etalam i ciężkimi. Miedź ulega n a gromadzeniu w poziomie próchnicznym, wykazując przy tym wysoce istotną zależność od zaw artości w ęgla organicznego (tab. 3). Gdy w skale m acierzystej zawartość tego pierw iastka mieściła się w bardzo wąskich granicach (współczynnik zm ienności w ynosił 12,6), to w poziomie próchnicznym ulegała znacznym w ahaniom (współczynnik zm ienności w ynosił 42,6). Z m ałym i w yjątkam i w poziomie próchnicznym i w poziomie przejściowym zawartość miedzi nie wykazywała istotnych zależności od zawartości pozostałych m etali ciężkich. Dopiero w skale m acierzystej stwierdzono taką zależność od zawartości żelaza, niklu i kobaltu (tab,. 3 5). Ołów. W badanych czarnoziemach zawartość ołowiu m alała w głąb profilu. Średni w spółczynnik wzbogacenia w ołów poziomu próchnicznego w stosunku do skały m acierzystej wynosił 1,47 i był najw iększy dla czarnoziem ów proszow ickich (1,86), a najm niejszy dla tom aszow sko-hrubieszowskich. W czarnoziem ach proszow ickich znajdow ano rów nież n a j wyższe zaw artości ołowiu w poziomie próchnicznym i w skale m acierzystej (tab. 2). Zawartość tego pierw iastka we wszystkich poziomach nie zależała od zawartości węgla organicznego i od składu mechanicznego gleby. W poziomie próchnicznym zawartość ołowiu była wysoce istotnie zw iązana z zaw artościam i kadm u, cynku i kobaltu, w poziom ach p rze j ściowych z zawartościami cynku, m anganu, kobaltu, niklu i żelaza, a w skale m acierzystej tylko z zawartością kobaltu i niklu. Kadm. Pierw iastek ten uległ silnem u nagrom adzeniu w poziomie próchnicznym, osiągając bardzo wysokie współczynniki wzbogacania w stosunku do skały m acierzystej. W spółczynnik ten był najwyższy w przypadku czarnoziem ów /proszowickich, gdzie w ynosił 4,25 (tab. 2). S to sowana metoda analityczna pozwoliła na popraw ne oznaczenia kadm u przy jego zaw artości w iększej od 0,10 ppm, przy m niejszych zaw artościach w yniki były bardzo silnie obciążone błędam i pochodzącym i z w y sokiej wartości ślepej próby i szumów pomiarowych. Te niedokładności m ogły być powodem b rak u zależności m iędzy zaw artością kadm u a zawartością pozostałych pierw iastków w skale m acierzystej i w poziomie przejściowym. W poziomie próchnicznym natom iast stwierdzono wysoce istotną zależność m iędzy zaw artością kadm u a zaw artością cynku i ołowiu oraz istotną zależność z zawartością miedzi (tab. 3).

80 P. Skłodow ski, A. Sapek D Y SK U SJA Rozmieszczenie m etali ciężkich w profilach glebow ych uw arunkow a ne jest przebiegiem procesu glebotwórczego. W edług Dobrzański e- g o [2], Glińskiego [4], Kabat y-p endias [5], Piotrowskiej [9j, Staszewskiego [10] o zawartości pierw iastków śladowych w glebie decyduje przede wszystkim skała m acierzysta, która jest ich pierw otnym źródłem. Nie zawsze jednak zawartość m etali ciężkich w skale m acierzystej w pływ a w sposób w yraźny na ich zaw artość w poziomach glebow ych 11]. W przeprow adzonych badaniach tru d n o było uchwycić w pływ zróżnicowania skały m acierzystej na zaw artość m etali ciężkich w poszczególnych poziomach genetycznych, a zwłaszcza w poziomach akum ulacyjnych, poniew aż w szystkie badane czarnoziem y leśno-stepow e zostały w ytw o rzone z lessów i to z lessów o bardzo jednorodnym składzie m echanicznym. Nie ulega jednak wątpliwości, że w łaśnie ta jednorodność skał m a cierzystych pod względem składu m echanicznego, jak rów nież pod w zględem zaw artości m etali ciężkich w pływ a na to, że ich zaw artość w poziomach próchnicznych waha się w bardzo m ałych granicach. Świadczą o tym obliczone bardzo niskie w spółczynniki zm ienności (tab. 3, 4, 5). Z punktu widzenia ich rozmieszczenia w badanych czarnoziemach rozpatryw ane m etale ciężkie m ożna podzielić n a trzy grupy. Pierw sza to m etale, których wartość nie uległa silnemu zróżnicowaniu w profilu glebowym i które nie nagrom adziły się w poziomie próchnicznym. Są to żelazo, nikiel i kobalt. Można sądzić, że ich zaw artość w glebie zależy głównie od zawartości w skale m acierzystej, a zróżnicowanie w profilu w ynika tylko z procesu glebotwórczego. Zaw artość pierw iastków triady w popiele roślinnym jest przeciętnie około dwadzieścia razy m niejsza niż w glebie i dlatego nie mogło nastąpić ich.zagęszczenie w pow ierzchniow ej w arstw ie gleby przez rozkład resztek roślinnych. Zawartość żelaza w glebie jest stosunkowo wysoka i znikome ilości tego m etalu, które mogą być tam wnoszone w postaci zanieczyszczeń, nie m ają jakiegokolwiek znaczenia. Nie stwierdzono w w arunkach polskich, by następowało zanieczyszczenie gleb niklem i kobaltem na terenach nie przylegających do zakładów przerabiających te m etale. Przedstawione w yniki są dodatkow ym tego dowodem. Druga grupa to pierw iastki, które uległy nagrom adzeniu w poziomie próchnicznym, a są rów nocześnie w ażnym składnikiem popiołu roślinnego. Są to miedź, cynk i m angan. Można przypuszczać, iż ich zagęszczenie nastąpiło w wyniku biologicznego obiegu składników m ineralnych. Przedstawione w yniki są więc zgodne z danym i uzyskanym i wcześniej przez w ielu autorów [1, 2, 4 12]. Zaw artość tych pierw iastków w popiele roślinnym jest zazwyczaj kilkakrotnie większa niż w glebie i stąd w ynika możliwość ich nagrom adzenia w poziomie próchnicznym.

M ikroelem enty w profilach czarnoziem ów 81 Do trzeciej grupy należą pierwiastki, które uległy nagrom adzeniu w poziomie próchnicznym, przy czym nie są składnikam i niezbędnym i dla rozw oju roślin, a ich zawartość w popiele roślinnym jest bardzo mała. Są to ołów i kadm. Zwiększona ich zawartość w poziomie próchnicznym m ogła nastąpić tylko w w yniku opadu pyłów pochodzących z przem ysłowej działalności człowieka. Zarówno średnie stężenie ołowiu, jak i kadm u uległo podwojeniu w odniesieniu do skały m acierzystej. Zagęszczenie tych pierw iastków jest najw iększe w czarnoziem ach proszowickich położonych w pobliżu ośrodków przem ysłow ych K rakow a i Śląska, a n a j m niejsze w czarnoziemach tomaszowsko-hrubieszowskich położonych z dala od takich ośrodków. Można wyliczyć, że poziom próchniczny uległ przeciętnie zanieczyszczeniu 15 kg ołowiu i 0,5 kg kadm u na hektar. W raz z opadem pyłów zaw ierających ołów i kadm do gleby są też w prow adzane pew ne ilości cynku; świadczą o tym w ysoce istotne w spółczynniki korelacji w zajem nych zaw artości ty ch trzech pierw iastków wt poziom ach próchnicznych. P ierw iastki te m ają stosunkow o niskie tem p eratury w rzenia (Cd 765 C, Zn 907 C i Pb 1175 C), są więc lotne w wyższych tem peraturach i ulatniają się w czasie większości procesów ich cieplnej przeróbki. Znaczne ilości ołowiu przedostają się do atm osfery w w yniku spalania mieszanek pędnych, zawierających czteroetylek ołowiu (środek przeciw stukow y). Znaczne ilości kadm u mogą być w noszone do gleby wraz z nawozami fosforowymi. Niektórzy autorzy, jak Dobrzański [2], Gliński [4], Piotrowska [8], Staszewski [12] stw ierdzają, że zawartość pierw iastków śladow ych w glebach i ich rozm ieszczenie w profilach uzależnione jest od przebiegu procesów glebotwórczych. Mimo że badaniam i objęto tylko jeden typ gleb, niem niej jednak na podstawie otrzym anych w yników m ożna obserw ować bardzo w yraźny w pływ przebiegu procesów glebotwórczych na profilowe rozmieszczenie żelaza, niklu i kobaltu. We w szystkich zbadanych czarnoziem ach stw ierdzono zwiększenie stężenia tych m etali w poziomach przejściowych, które wykazują wyraźne cechy zbrunatnienia, oraz w poziomach przejściowych próchniczno-iluw ialnych. Tak więc nakładający się proces degradacji czarnoziem ów u legających częściowemu zb ru natnieniu ługow aniu przyczynił się do częściowego przemieszczenia iłu koloidalnego oraz do zagęszczenia w tych poziom ach żelaza, niklu i kobaltu. M ożna przypuszczać, że nagrom adzenie w ym ienionych m etali ciężkich w poziom ach przejściow ych związane jest z większą zawartością iłu koloidalnego. Stwierdzono bowiem istotną zależność w poziom ach przejściow ych m iędzy ty m i zaw artościami. W NIOSKI Na podstaw ie przeprowadzonych badań można wyciągnąć następujące wnioski. 6 R o czn ik i g leb o z n a w c ze nr 1

82 P. Skłodow ski, A. Sapek 1. Ogólna zaw artość m etali ciężkich w badanych czarnoziem ach leśno-stepow ych nie w ykazuje dużych w ahań ilościowych. W ynika to z b a r dzo jednorodnego składu mechanicznego skał m acierzystych oraz ich zbliżonego składu chemicznego. N atom iast poziomy piróchniczne badanych gleb c h a rak tery zu je już znacznie większa zm ienność pod w zględem zaw artości m etali ciężkich, zwłaszcza kadm u, ołowiu i m iedzi. 2. R ozpatrując zawartość m etali ciężkich w poziomach próchnicznych, m ożna pierw iastki te podzielić na trzy grupy: żelazo, nikiel, kobalt, których zaw artość zależy głów nie od ich stężenia w skale m acierzystej. Pierw iastki te nie ulegają biologicznemu nagrom adzeniu w poziomie próchnicznym; miedź, cynk i mangan, które nagrom adziły się w poziomie paróchnicznym w w yniku biologicznego obiegu składników m ineralnych; ołów i kadm, które uległy nagrom adzeniu w w yniku przem ysłowej działalności człowieka. 3. Rozmieszczenie profilowe żelaza, kobaltu i niklu uzależnione jest od przebiegu procesów glebotwórczych. W yraźne nagrom adzenie tych pierwiastków stwierdzono w poziomach przejściowych, które wykazują cechy zbrunatnienia, ocraz w poziomach przejściowych próchniczno-iluwialnych. Poziomy te odznaczają się również większą zawartością iłu koloidalnego. 4. Zawartość żelaza, kobaltu i niklu uzależniona jest od zawartości iłu koloidalnego. Świadczą o tym wysokie współczynniki korelacji, zwłaszcza w poziomach przejściow ych. LITERATURA [11 Czekalski A., K ociałkowski Z.: Zawartość niektórych m ikroelem entów w glebach W ielkopolski. Rocz. glebozn. dod. do t. 15, 1965. [2] Dobrzański B., Gliński J., Uziak S.: W ystępow anie niektórych p ierw iastków w glebach woj. rzeszow skiego w zależności od rodzaju skały m acierzystej i typologii gleb. Ann. UMCS Sec. E, 24, 1970. [3] D o brzański B., Gliński J.: A ktualny stan i dalsze kierunki badań nad zaw artością m ikroelem entów w glebach Polski. Rocz. glebozn. 23, 1972,2. [4] Gliński J.: W pływ niektórych czynników glebotw órczych na zaw artość i rozm ieszczenie m ikroskładników w profilach glebow ych. Cz. I W ystępow a nie Cu i Mn w glebach w zależności od rzeźby terenu. Cz. II R ozm ieszczenie m ikroskładników w glebie w zależności od jej użytkow ania. Ann. UMCS Sec, E, 22, 1968. [5] Kabata-Pendias A.: Pierw iastki śladow e w glebie, w odzie i pow ietrzu. M ateriały K onserwatorium w Poznaniu, 19T>6. [6] Kom isja V Genezy, K lasyfikacji i K artografii G leb PTG: System atyka Gleb Polski. Rocz. glebozn. 25, 1974, 1. [7] M usierowicz A.: N iektóre m ikroelem enty w glebach (Mo, Cu, Zn, B, Mn, Ti). Rocz. glebozn. dot. t. 9, 1960. [81 Piotrowska M.: P ierw iastki śladow e w niektórych glebach lessow ych regionu opatow sko-sandom ierskiego. Rocz. glebozn. dod. do t. 15, 1965.

M ikroelem enty w profilach czarnoziem ów 83 [9] Piotrowska M.: R ozm ieszczenie piarw iastków śladow ych w niektórych profilach lessow ych W yżyny Sandom iersko-o patow skiej. Pam. puł. 30, 1967. [101 Roszyk E.: Zawartość w anadu, chromu, m anganu, kobaltu, niklu i m iedzi w niektórych glebach D olnego Śląska w ytw orzonych z glin pylastych i utw orów pyłow ych. Rocz. glebozn. 19, 1968, 2. [11] Sapek A., Skłodowski P.: Zawartość Mn, Zn, Cu, Pb, N i i Co w rędzinach Polski. Rocz. glebozn. (w druku). [12] Staszewski T., Kociałkowski Z.: Badania nad zaw artością Mn, Zn, Cu i В w czarnych ziem iach zastoiska szam otulskiego. Rocz. glebozn. 25, 1974, 2. II. Склодовски, А. Сапек РАСПРЕДЕЛЕНИЕ Fe, Zn, Mn, Cu, Co, Ni, Pb и Cd В ПРОФИЛЕ ЛЕСОСТЕПНЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ Лаборатория почвоведения института хозяйственной геодезии, Варшавская политехника Резюме Исследовано 13 профилей, в том прош овских черноземов 4 опатовско-сандомерских 4, хрубеш овско-томаш овских 5. Исследованные черноземы представляли собой исключительно подтип лесостепных деградированных черноземов образованных из илистых лессов. Общее содерж ание тяж елы х металлов в испытанных почвах не выявляло больш их количественных колебаний. Составляет это последствие сходного м е ханического состава и близкого содерж ания тяж елы х металлов в материнских породах. Перегнойные горизонты характеризую тся заметно большей изменчивостью в отношении содерж ания тяж елы х металлов, особенно кадмия, свинца и меди, чем материнские породы. Имея в виду концентрацию тяж еяы х металлов в перегнойных горизонтах их разделили на три группы: 1. Ж елезо, никель, кобальт, содерж ание которых зависит в главном от их концентрации в материнской породе. Эти элементы не подвергаются биологическому накоплению в перегнойном горизонте. 2. Медь, цинк и марганец, которые накопились в перегнойном горизонте в последствии биологического вращения минеральных элементов. 3. Свинец и кадмий, накопление которых обязано промышленной деятельности человека. Отчетливое повышение содержания ж елеза, кобальта и никеля обнаруж ено в переходны х горизонтах явно показывающ их признаки побурения и в переходных гумусово-иллювиальных горизонтах. Эти горизонты отличаются кроме того высшим содержанием коллоидного ила.

84 P. Skłodow ski, A. Sapek P. SK ŁO D O W SK I, A. S A P E K THE Fe, Zn, Mn, Cu, Co, Ni, Pb AND Cd D ISTRIBUTION IN THE PROFILES OF FOREST-STEPPE CHERNOZEMS Soil Science Laboratory, Institute of A pplied Surveys Technicla U niversity of W arsaw Summary The respective investigations com prised in total 13 profiles, in particular 4 profiles of the Proszow ice chernozem s, 4 profiles of the O patów -Sandom ierz chernozem and 5 profiles of the H rubieszów -T om aszów chernozem s. A m ong the chernozem s investigated there occurs only one subtype of degraded foreststeppe chernozem s, developed from clayey loesses. The total content of heavy m etals in the siols investigated did not show any greater quantitative fluctuations. It is in connection w ith a very sim ilar m echanical com position and an approxim ate content of heavy m etals in parental m aterials. The hum us horizons characterize them selves w ith much greater variability as regards the content of heavy m etals, particularly of cadmium, lead and copper, than the parental material. With regard to the concentration of heavy m etals in the hum us horizons, they have been divided into three groups, viz.: 1. Iron, nickel, cobalt, the content of w hich depends principally on their concentration in the parental m aterial. These elem ents do not undergo biological accum ulation in the hum us horizon. 2. Copper, zinc and m anganese, w hich accum ulated in the hum us horizon in consequence of the biological circulation of m ineral elem ents. 3. Lead and cadmium, w hich accum ulated in consequence of an industrial activity of man. A distinct accum ulation of iron, cobalt and nickel has been found in transitory horizons w ith distinct trends to brow ning as w ell as in transitory hum us-illuvial horizons. T hese horizons characterize them selves, too, w ith a higher colloidal clay content. Doc. dr hab. Piotr Skłodowski Laboratorium Gleboznawstwa Instytutu Geodezji Gospodarczej PW Warszawa, plac Jedności Robotniczej 1