Maria SASS-GUSTKIEWICZ, Wojciech MAYER, Michał GÓRALSKI Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków David L. Leach US Geological Survey, Denver, Colorado, USA

WARSZTATY 001 nt. Przywracanie wartości użytkowych terenom górniczym Mat. Symp., str.189-08 Maria SASS-GUSTKIEWICZ, Wojciech MAYER, Michał GÓRALSKI Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków David L. Leach US Geological Survey, Denver, Colorado, USA Zawartość metali ciężkich w glebach na obszarach eksploatacji rud Zn-Pb w rejonach olkuskim i chrzanowskim Streszczenie Przedstawiono wyniki badań geochemicznych gleb w wybranym obszarze górnośląskiego zagłębia kruszcowego, pomiędzy Olkuszem a Trzebinią (30 ). Próby pobierano z poziomów A0, A1, A i B w siatce 1x1 i analizowano frakcję <0.18mm na zawartość 14 pierwiastków, z których w tej pracy uwzględniono: Zn, Pb, Cd, As i Tl. Ponadto pobrano profile skalno-glebowe w celu określenia wpływu bezpośredniego podłoża na zawartość metali ciężkich w glebach. Rozmieszczenie pierwiastków w poziomach glebowych analizowano w nawiązaniu do położenia antropogenicznych źródeł zanieczyszczeń. Stwierdzono wysokie zawartości metali ciężkich w całym badanym obszarze, przekraczające wartości dopuszczalne dla gleb. Emisja zanieczyszczeń ze współczesnych zakładów przemysłu wydobywczego i przetwórczego uwidacznia się w poziomach glebowych A0, A1 i A, natomiast zanieczyszczenia na obszarach historycznych ośrodków przemysłowych akumulują się w poziomie B. Część historycznych obszarów górniczych i hutniczych znajduje się na obecnych obszarach upraw rolnych i terenach miejskich. 1. Wstęp W ramach polsko-amerykańskiego projektu badawczego, finansowanego przez II-gi Fundusz im. Marii Skłodowskiej-Curie i, częściowo, US Geological Survey, Denver, podjęto kompleksowe badania nad geochemią środowiska w obszarze eksploatacji górnośląskich złóż rud cynku i ołowiu. Składały się na nie cztery tematy: (i) - geochemiczna charakterystyka siarczków będących przedmiotem eksploatacji, (ii) - mineralogia i geochemia strefy wietrzenia tych rud, (iii) - zawartość metali ciężkich w glebach oraz (iv) - geochemia wód podziemnych i powierzchniowych. Przedstawiony poniżej problem stanowi zatem wycinek większej całości, której ostatecznym celem jest stworzenie modelu oddziaływania złóż rud Zn-Pb występujących w skałach węglanowych (typ MVT) na środowisko naturalne. Umożliwiałby on ocenę potencjalnych skutków eksploatacji rud tego typu w innych rejonach świata. Przeprowadzone badania miały wypełnić istniejącą w tym obszarze lukę pomiędzy obserwacjami w skali regionalnej (np. Dudka i in. 1995, Lis i Pasieczna 1995) i lokalnej (np. Trafas i in. 1990, Verner i in. 1996, Bellok i in. 1997, Lis i Pasieczna 1997, 1999). W projekcie po raz pierwszy zastosowano metodę opróbowania poszczególnych poziomów glebowych. Obszar objęty badaniami zajmuje powierzchnię 30 i położony jest w zachodniej części województwa małopolskiego (rys 1.1). Administracyjnie należy do miasta i gminy Trzebinia (część południowo-zachodnia), gminy Krzeszowice (część południowo-wschodnia), 189

M. SASS GUSTKIEWICZ, W. MAYER, M. GÓRALSKI, D. L. LEACH Zawartość metali... gminy Olkusz (część północno-wschodnia) i miasta Bukowno w części północno-zachodniej. o 50 0 o 19 4 16 0 4 3 1 P 4 5 OLKUSZ 1 3 4 6 O 5 6 BUKOWNO 10 11 7 8 9 8 9 10 7 11 1 d 1 13 TRZEBINIA -SIERSZA 14 19 0 T 15 a 16 17 18 1 0 b c o 50 9 0 o 19 38 Rys. 1.1 Główne źródła zanieczyszczeń antropogenicznych w obszarze opróbowania. 1 - czynne kopalnie Zn-Pb (P - Pomorzany; O - Olkusz; T - Trzebionka); - nieczynne kopalnie Zn-Pb; 3 - nieczynna kopalnia węgla kamiennego; 4 - osadniki; 5 - kopalnie odkrywkowe galmanu; 6 - obszary przemysłowe: a - zakłady materiałów ogniotrwałych Górka; b - rafineria ropy naftowej Trzebinia; c - zakłady metalurgiczne Trzebinia; d - elektrownia Siersza wraz z osadnikiem popiołów; 7 - kopalnia piasku Szczakowa; 8 - historyczne miejsca eksploatacji i przeróbki rud Zn-Pb (1-1 - nazwy miejsc podano na końcu objaśnień); 9 - hałdy zakładów metalurgicznych; 10 - koleje; 11 - drogi; 1 - główne miejscowości: 1 Bolesław; Stary Olkusz; 3,6 Bukowno; 4 Ujków; 5 Olkusz; 7, 8, - Bór Biskupi; 9 Podlesie; 10 Podpolis; 11 Żurada; 1 Płoki; 13 Lgota; 14 Góry Luszowskie/Luszowice; 15 Wodna/Trzebionka; 16 Krze/Górka/Trzebinia; 17 Myślachowice; 18 Psary; 19 Góra Galman; 0 Ostrężnica; 1 Czerna/Miękinia/Nowa Góra. 190

WARSZTATY 001 nt. Przywracanie wartości użytkowych terenom górniczym Jest on miejscem, w którym zagrożenia środowiska naturalnego pochodzą z wielu źródeł, w tym także związanych z eksploatacją i przeróbką rud Zn-Pb oraz metalurgią Zn, Pb i metali im towarzyszących. Znajdują się tu zarówno współczesne zakłady przemysłowe, jak i liczne miejsca historycznej eksploatacji rud, ich wzbogacania oraz przetwórstwa metali: Zn, Pb, Ag, Cd, Tl, Ga, Ge. Stworzyło to szansę poznania wpływu na środowisko naturalne nieczynnych często od stuleci ośrodków przemysłowych. Ze względu na ówczesną technologię przeróbki gromadziły one na hałdach rudy cynku i w mniejszym stopniu ołowiu, wystawiając je na bezpośrednie oddziaływanie czynników atmosferycznych. Długotrwały wpływ tych czynników z jednej strony powodował intensywne utlenianie rud i ich wzbogacenie w cynk, z drugiej natomiast umożliwił długotrwałą migrację metali ciężkich poprzez system wód gruntowych do gleby. Badaniom poddano 14 pierwiastków metalicznych, z których w niniejszym artykule przedstawiono 5 najbardziej szkodliwych dla środowiska: Zn, Pb, Cd, As i Tl.. Złoża rud jako źródło metali ciężkich Złoża górnośląskie są wciąż ważnym światowym producentem cynku i ołowiu. Po prawie 800 latach ciągłego wydobycia w zasobach czynnych kopalń oraz w nie eksploatowanych dotąd złożach znajduje się nadal około 7,5 mln ton cynku metalicznego i 3,4 mln ton ołowiu metalicznego. Nieznane są ścisłe dane odnośnie początkowych zasobów złóż rud górnośląskich. Jednakże współczesne szacunki wskazują, że do roku 1994 wyeksploatowano 1 mln ton cynku metalicznego i 5,3 mln ton ołowiu metalicznego. Z tego badane obszary olkuski i chrzanowski dostarczyły w sumie około 6 mln ton cynku metalicznego oraz,1 mln ton metalicznego ołowiu (wszystkie dane wg Szuwarzyński 1996). W latach ubiegłych odzyskiwano także As, Cd, Ge, Ga i Tl..1 Charakterystyka rud siarczkowych Na prostą mineralogię rud siarczkowych w obszarze górnośląskim składają się sfaleryt (ZnS), galena (PbS), markasyt i piryt (oba FeS ) oraz lokalnie wurcyt i brunkit (oba ZnS) jak również siarkosole Pb-As. Towarzyszą im minerały płonne: baryt, kalcyt i dolomit. Geochemia rud siarczkowych była szczegółowa badana między innymi przez Harańczyka (1965), Górecką (1996) i Vietsa i in. (1996). Wszystkie publikacje wskazują na wysokie koncentracje następujących metali ciężkich w siarczkach: Cd, As, Tl, In, Ag, Ge, Co, Ni, Sb, Se, Bi. W celu określenia różnic w składzie pierwiastków śladowych w obrębie dwóch podstawowych typów genetycznych złóż, powstałych w procesie zastępowania i wypełnienia wolnych przestrzeni, przebadano skład geochemiczny minerałów (Mayer i Sass-Gustkiewicz, 1998) w nawiązaniu do ustalonej sukcesji mineralnej (Sass-Gustkiewicz 1975 i 1997). Fig. 1.1 Main sources of anthropogenic pollution in the samples area: 1 - operating Zn-Pb ore mines (P - Pomorzany, O - Olkusz, T -Trzebionka); - inactive Zn-Pb ore mines; 3 - inactive hard-coal mine; 4 - tailing ponds; 5 - galman open pits; 6 - industrial plants: a - refractory material plant Górka, b - oil refinery Trzebinia, c - metallurgical plant Trzebinia, d - Siersza power plant with fly-ash ponds; 7 - sand pit Szczakowa; 8 - historical sites of Zn-Pb ore mining and processing (1-1 - site names, in italics); 9 - waste dumps of metallurgical plants; 10 - railways, 11 - main roads, 1 - urban areas. 191

M. SASS GUSTKIEWICZ, W. MAYER, M. GÓRALSKI, D. L. LEACH Zawartość metali... Stwierdzono, że pierwiastki śladowe o największej szkodliwości dla środowiska: Cd, As i Tl gromadzą się w określanych odmianach i generacjach siarczków. I tak Cd osiąga maksymalne koncentracje w jasno zabarwionych odmianach kolomorficznych sfalerytów (1,5 % wag.), podczas gdy w ciemnych odmianach koncentruje się maksymalnie do 0,8 % wag. Najwyższe zawartości As napotykano w galenie (do 4,9 % wag.) i markasycie (do 1,6 % wag.). Tal natomiast koncentruje się najczęściej w pirycie/markasycie osiągając 0,09% wag. oraz w galenie, do 0,08% wag. Ponadto stwierdzono zmienne, lecz niekiedy wysokie zawartości As i Tl we wszystkich analizowanych generacjach sfalerytu, co należy wiązać z submikroskopowymi wrostkami PbS i FeS w sfalerycie.. Charakterystyka rud utlenionych Intensywne wietrzenie płytko zalegających rud siarczkowych Zn-Pb-Fe spowodowało rozwój rud utlenionych, na Górnym Śląsku zwanych tradycyjnie galmanami. Są one wzbogacone w cynk i żelazo, natomiast ubogie w ołów. Galmany tworzą najczęściej formy gniazdowe, kieszeniowe i pseudopokładowe, o miąższości od kilkudziesięciu centymetrów do około 0 metrów, zlokalizowane w stropowych częściach siarczkowych ciał rudnych. Powstawanie galmanów jest uzależnione od lokalnych warunków: głębokości zalegania ciał rudnych, porowatości i przepuszczalności skał oraz środowiska wód gruntowych. Galmany górnośląskie są praktycznie mieszaniną drobnokrystalicznego smitsonitu (dominująca faza), wodorotlenków Fe (głównie getytu), cerusytu i innych produktów wietrzenia, a także minerałów siarczkowych Zn, Pb i Fe w różnych stadiach utleniania. Spotykane są też dolomit, kalcyt, minerały ilaste i, podrzędnie, krzemionka. Główne minerały występują w bardzo zmiennych proporcjach, stąd galmany górnośląskie zawierają od kilku do kilkudziesięciu procent ZnO. Charakterystykę geochemiczną strefy utlenienia złóż górnośląskich podaje Żabiński (1973). Na podstawie obserwacji makroskopowych wyróżniono trzy stadia wietrzenia (Sutley i in. 1999): początkowe, pośrednie i zaawansowane. Próby reprezentujące stadium początkowe charakteryzują się obecnością minerałów zarówno siarczkowych, jak i tlenkowych w zmiennych proporcjach. W stadium pośrednim obserwuje się jedynie śladowe ilości minerałów siarczkowych i wzrastające koncentracje wodorotlenków Fe. W stadium zaawansowanym dominującymi składnikami rudy są wodorotlenki Fe (głównie getyt), zawierające zmienne ilości metali: Zn, Pb, Fe, Cd, As i Ag, prawdopodobnie w formie zaabsorbowanej na aktywnej powierzchni wodorotlenków. Procesy wietrzenia rud siarczkowych dostarczają metali w formach łatwo rozpuszczalnych np. siarczanowych, których stabilność jest uzależniona od warunków Eh-pH. 3. Antropogeniczne źródła zanieczyszczeń 3.1 Historyczne źródła zanieczyszczeń Kruszcowe górnictwo małopolskie datowane jest od wczesnego średniowiecza. Jego rozmiary i znaczenie dla państwa polskiego przerasta nasze dzisiejsze wyobrażenia. Jednym z pierwszych dokumentów wzmiankującym o wydobyciu kruszców w okolicach Chrzanowa jest bulla arcybiskupa gnieźnieńskiego z 1136r. Wymienia ona kopaczki Ag w Zuersov (dzisiejsza Siersza?). 19

WARSZTATY 001 nt. Przywracanie wartości użytkowych terenom górniczym Kopalnictwo Pb i Ag koncentrowało się na dzisiejszych obszarach (rys. 1.1): Trzebini, Olkusza i Bukowna, Ostrężnicy, Nowej Góry, Czernej i Miękini, Lgoty oraz Długoszyna i Ciężkowic. Od roku 1374 obowiązuje w górnictwie tego regionu prawo olkuskie i w dokumentach pojawia się Olkusz z terenami przyległymi. Pierwsza wzmianka na temat Trzebini pochodzi z 1398r. W roku 141 na terenie Trzebini wymieniana jest w dokumentach huta ołowiu. W roku 1447 udokumentowane w rejonie Trzebini są kopalnie: Mrowcze oraz Gzelle i Wilama na Wodnej. Ale już w roku 1486 na terenie tym działają kopalnie: Kadź, Giza, Bartosz, Sobota, Czapy, Pomaga Bóg. W tym czasie bardzo prężnie rozwija się kopalnictwo srebra i ołowiu także na terenie Ostrężnicy gdzie działają kopalnie: Lipa, Szczęsna, Wapawska, Grusza, Trele, Żeglarska, Hyszkowa, Krzywa (wzmianka z 1449r.). Lata te to również eksploatacja galeny na terenach Myślachowic (1475), Lgoty (1493) oraz Nowej Góry. Wraz z rozwojem górnictwa na obszarze tym działają huty. Oprócz wspomnianej huty ołowiu w Trzebini udokumentowane są: huta ołowiu Siersza w Myślachowicach (1553) oraz huta na Wodnej (1554) pracująca dla potrzeb obszaru chrzanowskiego i olkuskiego. O znaczeniu tego regionu świadczy funkcjonujący od roku 1550 piec probowy srebra. Głównym przedmiotem eksploatacji średniowiecznej był ołów i srebro. Produkcja ołowiu zaspokajała zapotrzebowanie krajowe oraz pokrywała w całości eksport do Czech, Słowacji, Saksonii i Europy Zachodniej. W XVI w. następuje załamanie górnictwa Ag-Pb w obszarze małopolskim. Od tego wieku wzmiankowana jest również eksploatacja starych hałd. W obszarze małopolskim od lat 70-tych XVI w. prowadzono intensywne prace górnicze za galmanem w związku z rozwojem przemysłu mosiężnego w Gdańsku. Terenem eksploatacji galmanu od lat 30-tych XVIIw. były głównie dobra tęczyńskie. Wymienia się przede wszystkim Psary, Nową Górę oraz Ostrężnicę. Nieco później galman eksploatowany był także w Sławkowie, Luszowskich Górach, Długoszynie, Szczakowej, Lgocie, Balinie, Płokach i Chrzanowie. Nowoczesna eksploatacja galmanu na skalę przemysłową dla pozyskania Zn metalicznego datowana jest od schyłku XVIIIw., a w wieku XIX galman stał się głównym celem prac górniczych. Po roku 1814 eksploatacja galmanu prowadzona była w Długoszynie, Jeleniu, Szczakowej, Ciężkowicach, Byczynie, Jaworznie, Górach Luszowskich, Lgocie, Psarach, Ostrężnicy, Nowej Górze, Czernej, Miękini, Trzebionce, Trzebini, Górce, Kościelcu, Pogorzycach, Balinie, Chrzanowie, Płokach i Libiążu. Szczególnie cenne były galmany z Lgoty i Ostrężnicy zawierające 0%-30% cynku. Znaczne zasoby rudy udokumentowane były w Górach Luszowskich, Długoszynie, Balinie oraz w Górce i Płokach. Równocześnie przez cały okres XIXw. eksploatowane były galmany ze starych hałd (klęsbary) w okolicach Długoszyna, Lgoty, Płokach, Górach Luszowskich. Ponadto od 1843 roku w Psarach wydobywano niewielkie ilości rudy żelaza. Wraz z rozwojem górnictwa rud cynku rozwija się hutnictwo tego metalu. Od roku 1811 przy kopalni Izabella w Sierszy działała huta cynku. W roku 18 rozpoczęto budowę dwóch nowych hut Zn w Dąbrowie oraz huty Artur w Krzu. Z XIXw. pochodzą również dwie cynkownie w Krzu i Niedzieliskach. Około połowy XIX wieku cały okręg górnośląski dostarczał blisko 40% światowej produkcji cynku metalicznego. 193

M. SASS GUSTKIEWICZ, W. MAYER, M. GÓRALSKI, D. L. LEACH Zawartość metali... 3. Współczesne źródła zanieczyszczeń Przed pierwszą wojną światową rozpoczął się upadek górnictwa rud Zn-Pb w obszarze chrzanowskim. Jeszcze w roku 1890 kopalnie galmanu z rejonu Lgoty, Płok i Gór Luszowskich dostarczały większej części surowca dla cynkowni w Krzu i Niedzieliskach. Ale już przed pierwszą wojną światową miejscowy przemysł przetwórstwa metali nieżelaznych korzystał już wyłącznie z importowanych rud cynku wskutek wyczerpania złóż lokalnych. W Trzebini wybudowano w roku 1894 nową hutę cynku, która w roku 1909 dysponowała już 14 piecami do rafinacji cynku. Produkowano ponadto kwas siarkowy, a od roku 1919 wytapiano także ołów. W obszarze olkuskim wszystkie duże, nowoczesne zakłady przemysłowe powstały z końcem XIX i na początku XX wieku. Eksploatowano (z przerwami) złoża galmanu w kopalniach: "Jerzy", "Ulisses" i "Aleksander" w Tłukience oraz "Bolesław" w Bukownie. Działała także płuczka "Józef" w Starym Olkuszu. Kopalnie w Tłukience i Bolesławiu połączono w roku 1943 w jedno przedsiębiorstwo górnicze. Po wojnie rozpoczęto poszukiwania rud cynku i ołowiu na całym obszarze Górnego Śląska. Doprowadziło to do udokumentowania nowych złóż, głównie siarczkowych. Rozpoczęto budowę trzech nowych kopalń rud Zn-Pb, które oddawano do użytku kolejno w latach: 196 (Trzebionka), 1968 (Olkusz-Południe) i 1974 (Pomorzany). Uruchomiono także ponownie kopalnię "Matylda" w Chrzanowie, zatopioną w latach 30-tych. W latach 50-tych zbudowano także hutę Zn i Pb w Bukownie. Dane o przemyśle górniczym i hutniczym w obszarze Olkusza i Trzebini pochodzą z pracy doktorskiej M. Góralskiego (w przygotowaniu, literatura tamże). Obecnie w obszarze badań znajduje się szereg źródeł zanieczyszczeń. Najważniejsze z nich to: czynne obecnie dwie kopalnie rud cynku i ołowiu: Olkusz-Pomorzany i Trzebionka z zakładami przeróbki rudy, kopalnia Bolesław (zamknięta w 1996) z dwiema nieczynnymi odkrywkami galmanów, obecnie w stanie likwidacji i rekultywacji, osadniki poflotacyjne przy kopalniach Bolesław i Trzebionka, huta cynku i ołowiu Bolesław z fabryką kwasu siarkowego, miejsca historycznej eksploatacji i przeróbki rud Zn-Pb oraz przetwórstwa Pb i Ag wraz hałdami, elektrownia węglowa Siersza z osadnikami popiołów, obszar zakładów metalurgicznych Trzebinia i Zakłady Materiałów Ogniotrwałych Górka. Ponadto badany obszar znajduje się pod wpływem zanieczyszczeń dalekiego zasięgu, przenoszonych drogą powietrzną. Najważniejszymi źródłami tych zanieczyszczeń są: Huta Katowice od strony północno-zachodniej i elektrownia węglowa Jaworzno II od strony południowo-zachodniej badanego obszaru. Lokalne zanieczyszczenia pochodzą także z innych zakładów przemysłowych np. rafinerii Trzebinia, zakładów metalowych Fablok. 4. Zawartości metali w profilach skalno-glebowych W celu określenia wpływu bezpośredniego podłoża na stopień zanieczyszczenia gleb metalami ciężkimi pobrano profile skalno-glebowe. Miejsca opróbowania znajdowały się poza zasięgiem eksploatacji rud Zn-Pb, na obszarach występowania dolomitów kruszconośnych, wapieni triasowych i jurajskich oraz w miejscach historycznej eksploatacji rud Zn-Pb, prowadzonej na wychodniach zmineralizowanych dolomitów kruszconośnych, a także w okolicy starych hałd. Pobrane próby analizowane były na zawartość 14 metali. Opis metody analitycznej znajduje się w rozdziale 5. 194

WARSZTATY 001 nt. Przywracanie wartości użytkowych terenom górniczym Poniżej przedstawiono dwie grupy profili skalno-glebowych, które potwierdzają fakt, że bezpośrednio podścielające glebę, zwietrzałe części skał, zawierają dwu- i trzykrotnie więcej metali ciężkich niż niezwietrzała lita skała. Wskazuje to jasno, że w obszarze górnośląskim procesy utleniania prowadzą do wzbogacenia skał i powstającej z nich gleby, w metale ciężkie. Wielkości te można traktować jako lokalne geochemiczne tło dla koncentracji metali w badanym obszarze. 4.1 Profile skalno-glebowe poza obszarami eksploatacji rud Zn-Pb 4.1.1 Profil P-1 nad dolomitem kruszconośnym w Płazie Dolomit kruszconośny, który z definicji stanowi skałę otaczająca złoża rud Zn-Pb na Górnym Śląsku, tworzy aureolę wokół ciał rudnych, poza którą złoża te nie występują. Zawiera on podwyższone zawartości metali ciężkich, występujących w postaci rozproszonych siarczków. Najczęściej są to mikrokrystaliczne wrostki pirytu oraz pojedyncze, mikroskopowej wielkości kryształy sfalerytu i galeny. Zn, Pb i prawdopodobnie również Cd mogą występować także jako podstawienia izomorficzne w minerałach węglanowych, na przykład w postaci dolomitu cynkowego. Rysunek 4.1 przedstawia profil skalno-glebowy (P1) nad dolomitem kruszconośnym, usytuowany w pobliżu kamieniołomu dolomitów w Płazie. Dwie próby pobrano z dolomitów kruszconośnych i trzy z rozwijających się na nim cienkich warstw gleby, w których nie występuje poziom B. Z uzyskanych danych wynika, że powstała na dolomicie kruszconośnym gleba zawiera znacznie większe ilości wszystkich metali ciężkich, niż podścielający ją dolomit kruszconośny. W górnych warstwach gleby zawartość Zn i Pb przewyższa dopuszczalne zawartości metali w glebach lekkich wg polskich norm (Lis i Pasieczna 1995), a wartości Cd są bardzo bliskie tej granicy. G L E B A O B D A0 A1 A 1 Zn Pb Cd As 0,01 0,1 1 10 100 1000 3 Cd 0 As 50 Pb 00 Zn Rys. 4.1 Profil skalno-glebowy P-1 nad dolomitem kruszconośnym w Płazie. Linie pionowe na wykresie zaznaczają położenie wartości dopuszczalnych Fig. 4.1 Rock and soil profile P-1 (Płaza) developed over the ore-bearing dolomite. Vertical lines show position of permissible concentrations 195

M. SASS GUSTKIEWICZ, W. MAYER, M. GÓRALSKI, D. L. LEACH Zawartość metali... 4.1. Profil Jar-7 w Jaroszowcu Pobrano pełny profil glebowy, rozwinięty na wapieniach jurajskich, w miejscu zaniechanej, odkrywkowej ich eksploatacji w Jaroszowcu, z dala od występujących tu niegdyś gniazdowych skupień pirytu (FeS ). Najwyższe zawartości metali wykazywał poziom A0, w którym zawartość badanych metali w ppm wynosiła: Zn 85; Pb 717; Cd 19 oraz As 48. Profil charakteryzował spadek koncentracji metali od warstwy A0 do warstwy B. Zwietrzałe wapienie podłoża również zawierały podwyższone koncentracje metali. A0 1 10 100 1000 10000 A1+A 1 10 100 1000 A1+A- Fragmenty skał 1 10 100 1000 B 1 10 100 1000 B-Skała 1 10 100 1000 3 1 10 100 1000 0.5 m 1 1 10 100 100 0 100 00 100 000 1 10 100 1000 1000 0 4 1 10 100 1000 3 Cd 0 As 50 Pb 00 Zn Rys. 4. Profil skalno-glebowy B-1 nad Sztolnią pod Bukami. Linie pionowe na wykresie zaznaczają położenie wartości dopuszczalnych Fig. 4. Rock and soil profile B-1 (Pod Bukami adit). Vertical lines show position of permissible concentrations 196

WARSZTATY 001 nt. Przywracanie wartości użytkowych terenom górniczym 4. Historyczne miejsca eksploatacji rud i ich hałdy 4..1 Profil B-1 - nad Sztolnią Pod Bukami Profil zlokalizowany jest w okolicy Czernej w lesie, obok tzw. Sztolni pod Bukami (rys. 4.). Próby pobrano z odsłonięcia ponad wylotem jednego z wyrobisk: z warstwy zawierającej rudę utlenioną (), z warstwy zdezintegrowanego dolomitu kruszconośnego ponad rudą (3) oraz dwie próby ze zwietrzałego, płonnego dolomitu kruszconośnego pod warstwą zmineralizowaną (1 i 4). Ponadto analizowano profil glebowy ze zbocza nad profilem skalnym. Zawiera on próby z poziomów A0, A1+A i B oraz fragmenty skał, tkwiących w poziomie A1+. Analiza wyników wskazuje, że: najwyższe zawartości Zn, Pb i Cd występują w poziomie A0, dwa następne poziomy A1- i B oraz zawarte w nich fragmenty skał mają porównywalne zawartości metali, co wskazuje na związki genetyczne między glebą i skałą, strefa zmineralizowana w dolomicie kruszconośnym zawiera ponad 10% wag. Zn, około 0.4%wag. Pb, 0,1%wag. Cd oraz 168ppm As, porównując z glebami rozwiniętymi nad dolomitami kruszconośnymi w niezmineralizowanych obszarach (fig. 4.1), zawartość metali w tym profilu jest znacznie wyższa, a ilości Zn, Pb i Cd kilkakrotnie przewyższają dopuszczalne zawartości. 4.. Profil B-3 historyczna hałda w Czernej Profil pochodzi z historycznej hałdy rud Zn-Pb znajdującej się w sąsiedztwie leśniczówki w Czernej (rys. 4.3). Obejmuje on cienką, młodą pokrywę glebową, w której trudno oddzielić warstwy poziomów A, gliniaste podglebie (B) oraz fragmenty skał z hałdy. Oba poziomy glebowe wykazują bardzo wysokie zawartości Zn powyżej 1% wag. oraz wysokie zawartości Pb, As i Tl. Charakterystyczna jest również najwyższa koncentracja metali w gliniastym materiale podglebia. Fragmenty skał pochodzące z hałdy zawierają ilości Zn, Pb i As także przekraczające dopuszczalne normy dla gleb. 4..3 Profil B-4 - Nowa Góra Profil pobrano na polach uprawnych w Nowej Górze, prawdopodobnie w miejscu starej, reeksploatowanej hałdy (rys. 4.4). Opróbowano niepełny profil glebowy (poziomy A0, A1+A), zwietrzały fragment dolomitu kruszconośnego (1) oraz materiał gliniasty znajdujący się pośród okruchów (). Stwierdzono wysokie zawartości Zn i Pb w obu poziomach glebowych. Zawartość As jest relatywnie niska w glebie, podczas gdy Cd przekracza granicę wartości dopuszczalnej. Okruch dolomitu zawiera 3,4% wag. Zn, 0,4% wag. Pb i ponad 600 ppm Cd. Również silnie wzbogacony w metale jest materiał gliniasty z hałdy. Zarówno materiał ilasty jak i fragment tkwiącej w nim skały wykazują zawartości metali dalece przekraczające wartości dopuszczalne dla gleb. Przedstawione wyniki badań profilów skalno-glebowych wykazały, że zawartości wszystkich analizowanych metali w glebach i podścielających je skałach, znajdujących się zarówno poza obszarami górniczymi jak i w sąsiedztwie miejsc dawnej eksploatacji są bardzo wysokie i przekraczają wielokrotnie zawartości dopuszczalne. Należy zwrócić uwagę na fakt, że miejsca te znajdują się w bezpośrednim sąsiedztwie użytków rolnych. Jak wynika z rys. 1.1 podo- 197

M. SASS GUSTKIEWICZ, W. MAYER, M. GÓRALSKI, D. L. LEACH Zawartość metali... bnie położonych miejsc historycznej eksploatacji rud Zn-Pb w badanym obszarze jest kilkanaście. Wyniki podjętego w projekcie systematycznego opróbowanie gleb przedstawiono poniżej. A0,1+ B Zn Pb Cd As Fragmenty Skał 1 10 100 1000 10000 100000 3 Cd 0 As 50 Pb 00 Zn Rys.4.3 Profil skalno-glebowy B-3 w sąsiedztwie historycznej hałdy w Czernej. Linie pionowe na wykresie zaznaczają położenie wartości dopuszczalnych Fig. 4.3 Rock and soil profile B-3 (vicinity of historical dump in Czerna). Vertical lines show position of permissible concentrations 198

WARSZTATY 001 nt. Przywracanie wartości użytkowych terenom górniczym AO A1+A 1 Fragmenty Skał Zn Pb Cd As 1 10 100 1000 10000 100000 3 Cd 0 As 50 Pb 00 Zn Rys. 4.4 Profil skalno-glebowy B-4 na polach uprawnych w Nowej Górze. Linie pionowe na wykresie zaznaczają położenie wartości dopuszczalnych Fig. 4.4 Rock and soil profile B-4 (cropfields in Nowa Góra area). Vertical lines show position of permissible concentrations 199

M. SASS GUSTKIEWICZ, W. MAYER, M. GÓRALSKI, D. L. LEACH Zawartość metali... 5. Materiał i metody badawcze Gleby opróbowano w siatce 1x1, zagęszczonej do 0.5 x 0.5 w wybranych obszarach, w pobliżu dwóch źródeł zanieczyszczeń (stawy osadnikowe kopalni i huty Bolesław oraz elektrowni Siersza). W każdym punkcie opróbowania odsłaniano powierzchnię 0.5 x 0.5m i profil glebowy do głębokości około 0.5 m. Z profilu pobierano do papierowych toreb próby z pełnej miąższości horyzontów A0, A1 i A, o wadze około kg. Z poziomu B pobierano górną warstwę o miąższości 0 cm. Jeżeli w profilu znajdowała się warstwa żelazista pobierano z niej dodatkowe próby. Pobierano również fragmenty skał. W ramach projektu opróbowano 309 miejsc, z których pobrano pełne profile glebowe. Pierwotnie pobierano oddzielne próby dla poziomów A1 i A. Jednakże wstępne analizy wykazały niewielkie zróżnicowanie zawartości poszczególnych pierwiastków w obu poziomach glebowych. Fakt ten oraz niemożność rozróżnienia w wielu punktach opróbowania poziomów A1 i A lub ich niewielka miąższość, zdecydowały o łącznym opróbowaniu poziomów A1+A. Ze względów oszczędnościowych zrezygnowano również z analizowania warstwy wegetacyjnej, poddając analizie tylko 37 prób substancji mineralnej uzyskanej z warstwy A0. Wyniki analiz odrębnie pobranych poziomów A1 i A, uśredniono przy pomocy średniej ważonej, przyjmując miąższości poziomów jako wagę. W efekcie uzyskano 88 połączonych prób z warstw A1 i A. Ponadto z warstwy B przeanalizowano 15 prób. W sumie wykonano ponad 540 analiz prób glebowych, na obecność 14 pierwiastków, co dało ponad 7560 wyników, stanowiących bazę badań geochemicznych gleb. Dane te poszerzono o laboratoryjne pomiary ph w 540 próbach gleb. Próby suszono w temperaturze pokojowej i przesiewano w celu oddzielenia frakcji poniżej 0.18 mm. Po redukcji materiał poddano analizie metodą ICP-ES w laboratoriach ACTLAB, USM i ACME na zawartość: Ag, As, Bi, Cd, Cu, Ga, Hg, Mo, Pb, Sb, Se, Te, Tl, Zn. Do każdego zestawu próbek dodawano wzorce glebowe dostarczone przez USGS, Denver: SRM711 SRM709 oraz zaszyfrowane próby podwójne. W celu rozpuszczenia badanych metali próby były zadawane gorącą wodą królewską, ekstrahowane z roztworu na drodze selektywnej ekstrakcji, wprowadzane do strumienia plazmy argonowej o temperaturze 3000 0 K (ICP-EM), jonizowane i analizowane przez spektrometr. Dzięki technice selektywnej ekstrakcji osiągnięto niskie poziomy wykrywalności, które dla wszystkich badanych pierwiastków osiągały poziom 0,1ppm poza arsenem, którego granica wykrywalności wynosiła 1,0 ppm. Precyzja i dokładność analiz obliczone zostały dla wzorca glebowego SRM711. Są one wystarczające dla Pb, Zn, Cd, As i Ag ( 10% dla precyzji i 1 16%, dla dokładności). Analizy Tl charakteryzują się niższą dokładnością. 6. Typy gleb Większość obszaru pokryta jest plejstoceńskimi utworami glacjalnymi i fluwialnymi o zmiennej, niekiedy znacznej miąższości. W części północnej, północno-wschodniej i południowej obszaru na powierzchni lub płytko pod powierzchnią pojawiają się wapienie jurajskie i triasowe oraz dolomity kruszconośne. W obszarze badań wyróżnić można kilka typów gleb (Gruszczyński i in. 1990). Dla potrzeb niniejszego projektu zastosowano arbitralnie uproszczony podział na trzy typy gleb: piaszczyste, ilaste i piaszczysto-ilaste. Występujące tu również gleby lessowe włączono do gleb piaszczystych. 00

WARSZTATY 001 nt. Przywracanie wartości użytkowych terenom górniczym 7. Geochemia gleb Gleby w badanym obszarze są silnie zmodyfikowane pod względem hydrologicznym i chemicznym wskutek zmian antropogenicznych. Dostępne dane (Kucharski i Marchwińska 1990, Trafas i in. 1990, Szuwarzyński i Kryza 1994, Lis i Pasieczna 1995, 1997, 1999) wykazują wysoki poziom zawartości metali ciężkich w glebach pochodzących z wybranych obszarów w sąsiedztwie kopalń Olkusz i Trzebionka. Najwyższe zawartości Fe, Mn, Zn, Pb, Cd, Cu, Ni i Cr stwierdzono w horyzontach A0 i A1. Z pośród 14 przebadanych pierwiastków poniżej przedstawiono dane dotyczące pięciu pierwiastków najbardziej szkodliwych dla środowiska naturalnego: Zn, Pb, Cd, As i Tl. Analiza obejmuje podstawowe charakterystyki: zawartości metali w wyróżnionych typach gleb oraz mapy zawartości metali w poziomach glebowych. 7.1 Rozmieszczenie metali w glebach Przeprowadzona analiza statystyczna każdego z metali obejmuje populację 540 wyników analiz chemicznych. Podstawowe statystyki opisowe przedstawia tabela 7.1. Dla badanych poziomów glebowych A0, A1, B liczebności wynosiły odpowiednio: 37, 88 i 15 punktów. Analizowany metal Element Wyróżniony poziom glebowy Soil horizon A0 A1 B Parametry opisowe rozkładów zawartości analizowanych metali [ppm] Descriptive parameters of distribution of studied metals [ppm] Średnia Mediana Minimum Maksimum Wariancja Odchylenie Average Median Minimum Maximum Variance standardowe Std. deviation Tabela 7.1 Table 7.1 Błąd standartowy Std. Error As 61,39 16,8 4,6 80,8 0961 144,78 3,80 Cd 5,60 13,4 0,17 193 1749, 41,8 6,88 Pb 1078,35 61 1,5 10153,1 81308 1676,99 75,696 Tl 1,975 0,877 0,1 6,6 0,5 4,5 0,74 Zn 4315,66 965 77,8 99999 *,65E+08 169,14 678,41 As 1,75 9,75 0,6 889, 3798,851 61,63 3,63 Cd 9,971 3,73 0,064 331,34 64,778 5 1,473 Pb 415,51 00,35 5,0 10908,5 670367,4 818,76 48,46 Tl 0,713 0,4 0,1 11,3 1,63 1,7 0,075 Zn 970,69 313,55 13,9 4588,8 916064 3035,8 178,886 As 13,5 3,3 0,48 69 949,184 54,31 3,704 Cd 6,868 0,661 0,005 308,64 1177,415 34,31,34 Pb 353,787 46,3 4457,1 4300573 073,78 141,431 Tl 0,647 0,455 0,1 59, 16,54 4,07 0,77 Zn 897,461 67, 11,7 53818,8,69E+07 5183,04 353,481 * wartość górnej granicy oznaczalności, rzeczywiste zawartości analizowanego metalu są wyższe od tej wartości Praktycznie wszystkie metale wykazują silne zróżnicowanie uzyskanych wyników oraz znaczne przekroczenie dopuszczalnych norm. Wartości średnie są znacznie większe od wartości median tych rozkładów ze względu na wpływ wartości maksymalnych, pochodzących z terenów współczesnej lub historycznej eksploatacji rud Zn-Pb. Analiza rozkładów zawartości metali w poszczególnych poziomach glebowych A0, A1 oraz B wykazuje dominację rozkładów log-normalnych. Wyjątek stanowi rozkład zawartości Pb w poziomie A0, zbliżony do bimodalnego. 01

M. SASS GUSTKIEWICZ, W. MAYER, M. GÓRALSKI, D. L. LEACH Zawartość metali... Najwyższe zawartości wszystkich pierwiastków we wszystkich typach gleb obserwowane są w poziomie A0. Zawartości pierwiastków spadają stopniowo od poziomu A0 do B. Wyjątkami są Zn i Tl w glebach ilastych, gdzie nieco wyższe zawartości obserwowano w warstwie B, a nie w A1. Spadek ten jest znacznie wyraźniejszy w przypadku gleb piaszczystych i piaszczysto-ilastych (Sass-Gustkiewicz i in. 1999). 7. Występowanie metali w poziomie glebowym A0 Ze względu na niewielką populację danych wykonano mapy punktowe zawartości metali w glebowym poziomie A0. Zapobiegło to powstaniu błędów na ewentualnych mapach izolinii przy interpolacji/ekstrapolacji wyników na tereny, gdzie nie analizowano zawartości metali w próbach poziomu A0. Wyniki te można porównywać z zawartościami metali w pozostałych poziomach glebowych pobranych w tym samym punkcie. Najwyższe zawartości Zn i Pb obserwowano w poziomie A0 w obszarze historycznego centrum górniczo-metalurgicznego w Płokach. Analizy dla punktów rozmieszczonych w różnych częściach badanego obszaru również wykazują zawartości przekraczające kilka do kilkunastu razy dopuszczalny poziom dla Zn i Pb. Maksymalne zawartości Cd stwierdzono w obszarze Bukowna, gdzie są one związane z odkrywkami galmanów oraz z emisją zanieczyszczeń z huty Bolesław w Bukownie. Ponadto w innych punktach badanego obszaru stwierdzono również zawartości przewyższające poziom dopuszczalny tego metalu dla gleb lekkich. Najwyższe zawartości As występują w obszarach: Myślachowice/Płoki i Bukowno/Olkusz. W rejonie huty Bolesław w Bukownie wyraźne widać wzbogacenie gleby w Tl. 7.3 Mapy izolinii zawartości metali w poziomach glebowych W ramach projektu sporządzono mapy rozmieszczenia wszystkich 14 badanych metali w poziomach A1, B. Poniżej przedstawiono analizę map izolinii zawartości 4 omawianych metali, w dwóch poziomach glebowych: A1 i B oraz omówiono mapę zawartości talu. Na mapach, dla uproszczenia obrazu, uwzględniono tylko izolinie powyżej wartości dopuszczalnej dla gleb lekkich. Porównanie tych map z rozmieszczeniem historycznych i współczesnych ośrodków przemysłowych (rys. 7.1) pozwoliło wnioskować, że w przypadku Zn (rys. 7.1): w poziomie A1 widać rozległy obszar o zawartościach powyżej dopuszczalnej granicy 00ppm z kilkoma silnymi anomaliami, związanymi z historycznym ośrodkiem przeróbki galmanów w okolicach Trzebini, z historycznym i współczesnym ośrodkiem górniczo-metalurgicznym Bukowno/Olkusz oraz z historycznym (XIII do XVIIw) obszarem górniczo-metalurgicznym w rejonie Myślachowice/Płoki, w poziomie B widoczne są dwie silne anomalie: w rejonie Bukowno/Olkusz i w rejonie Myślachowice/Płoki. W tym ostatnim przypadku zawartości w poziomie B są wyższe niż w poziomie A1. W przypadku Pb porównanie map (rys. 7.1) z rys.1.1 pozwala wnioskować, że: w poziomie A1 praktycznie cały badany obszar wykazuje zawartości powyżej dopuszczalnej zawartości dla gleb lekkich. Widoczne są trzy wyraźne anomalie: 1) obszar Bukowno/Olkusz, miejsce historycznego i współczesnego górnictwa i hutnictwa; ) okolice Trzebini historyczne i współczesne górnictwo i hutnictwo Zn-Pb; 3) obszar historycznego (XIII do XVIIw) górnictwa i metalurgii w rejonie Myślachowice/Płoki, 0

WARSZTATY 001 nt. Przywracanie wartości użytkowych terenom górniczym w poziomie B podwyższone zawartości zajmują nadal znaczną część badanego obszaru. Widoczne są dwie anomalie związane wyłącznie z historycznymi ośrodkami górniczo-metalurgicznymi w Olkuszu i Myślachowicach/Płokach, porównanie map zawartości Zn i Pb wskazuje na pokrywanie się anomalii obu pierwiastków. 0 A1 B 18 16 14 1 10 8 6 4 0 0 4 6 8 10 1 14 16 0 A1 0 4 6 8 10 1 14 16 B 18 16 14 1 10 8 6 4 0 0 4 6 8 10 1 14 16 0 4 6 8 10 1 14 16 Rys. 7.1 Mapy rozmieszczenie cynku (u góry) i ołowiu (na dole) w ppm w poziomach glebowych A1 i B uwzględniające izolinie powyżej wartości dopuszczalnej Fig. 7.1 Distribution of zinc and lead [ppm] in soil horizons A1 and B. Contours reflect only the contents over permissible concentrations 03

M. SASS GUSTKIEWICZ, W. MAYER, M. GÓRALSKI, D. L. LEACH Zawartość metali... 0 A1 B 18 16 14 1 10 8 6 4 0 0 4 6 8 10 1 14 16 0 A1 0 4 6 8 10 1 14 16 B 18 16 14 1 10 8 6 4 0 0 4 6 8 10 1 14 16 Rys. 7. Mapy rozmieszczenie kadmu (u góry) i arsenu (na dole) w ppm w poziomach glebowych A1 i B uwzględniające izolinie powyżej wartości dopuszczalnej Fig. 7. Distribution of cadmium and arsenic [ppm] in soil horizons A1 and B. Contours reflect only the contents over permissible concentrations Rozmieszczenie Cd przedstawia rysunek 7., a jej porównanie z rysunkiem 1.1 wskazuje, że: w poziomie A1 podwyższone zawartości zajmują większość badanego obszaru. Najsilniejsze anomalie stwierdzono w obszarze Bukowno/Olkusz, w rejonie Trzebini i w obszarze Myślachowice/Płoki. Anomalia Cd w rejonie Bukowno/Olkusz ma większy zasięg niż anomalia Zn i Pb, 04 0 4 6 8 10 1 14 16

WARSZTATY 001 nt. Przywracanie wartości użytkowych terenom górniczym w poziomie B widoczne są dwa rozległe obszary o podwyższonych zawartościach Cd: Bukowno/Olkusz i Myślachowice/Płoki. Największe zanieczyszczenie kadmem występuje w tym ostatnim obszarze, tj. na terenie historycznego ośrodka górniczo-metalurgicznego. Rozmieszczenie As przedstawia również rysunek 7., a jej porównanie z rysunkiem 1.1 wskazuje, że: w poziomie A1 widoczne są trzy obszary o zawartościach podwyższonych. Anomalia w okolicy Bukowna/Olkusza zajmuje znaczny obszar, pokrywający się z anomaliami Zn, Pb i Cd, ale przedłużający się w sposób znaczący w kierunku zachodnim. Może to oznaczać wpływ zanieczyszczeń przenoszących droga powietrzną z Huty Katowice. Jednakże najwyższe zawartości obserwowano w okolicach Trzebini. Widoczna jest również anomalia w obszarze Myślachowice/Płoki; w poziomie B widoczne są dwie anomalie: anomalia Bukowno/Olkusz rozdzielona na dwa obszary o silnej koncentracji oraz anomalia w rejonie Myślachowice/Płoki. Widoczna w poziomie A1, w okolicach Trzebini, silna anomalia całkowicie zanika w poziomie B. W rozkładzie zawartości Tl w glebach zaobserwowano, że: w poziomie A1 pojawia się znacząca anomalia o ograniczonym zasięgu przestrzennym w obszarze Bukowno/Olkusz, o zawartości Tl od 5-11ppm; w poziomie B widoczna jest silna anomalia w obszarze Bukowna. Pewne podwyższenie zawartości zaznacza się w rejonie Olkusza i Myślachowic/Płok. 7.4 Rozkład współczynnika degradacji Dla oceny stopnia zanieczyszczenia poziomów glebowych A1 i B wykonano mapy rozmieszczenia wybranych metali: Zn, Pb, Cd i As posługując się współczynnikiem degradacji gleb (Trafas i in. 1990). Obliczono go według zmodyfikowanego wzoru: Zn Pb Cd As 00 50 3 0 gdzie: Zn, Pb, Cd i As są zawartościami poszczególnych metali (w ppm), a liczby w mianownikach są zawartościami dopuszczalnymi tych metali w glebach lekkich (wg Kucharski & Marchwińska 1990, Lis & Pasieczna 1995). Dla czterech analizowanych metali wartości współczynnika > oznaczają przekroczenie wartości granicznej. Mapy (rys. 7.3) dokumentują znaczny stopień zanieczyszczenia gleb w poziomie A1, gdyż zawartości metali przekraczające dopuszczalne wartości (>) pokrywają niemal cały badany obszar. W poziomie A1 wyróżnić można trzy niewielkie obszary o bardzo wysokim zanieczyszczeniu (wartość współczynnika 10-50): północno-zachodni, północno-zachodni i południowo-zachodni. Natomiast w poziomie B zawartości przekraczające dopuszczalne wartości pokrywają prawie połowę obszaru badań tworząc trzy anomalne obszary: północny, południowo-wschodni i południowo-zachodni. Trzeba podkreślić, że w anomaliach w poziomie B wartość współczynnika degradacji jest znacznie wyższa niż w poziomie A1 osiągając lokalnie wartości do 600. 05

M. SASS GUSTKIEWICZ, W. MAYER, M. GÓRALSKI, D. L. LEACH Zawartość metali... Porównanie obszarów o anomalnie wysokich wartościach współczynnika degradacji gleb z mapą źródeł zanieczyszczeń (rys. 1.1) wskazuje, że anomalie w poziomie A1 i B wiążą się zarówno ze współczesnymi jak i historycznymi źródłami zanieczyszczeń. 0 A1 B 18 16 14 1 10 8 6 4 0 0 4 6 8 10 1 14 16 0 4 6 8 10 1 14 16 Rys. 7.3 Mapa rozmieszczenie wartości współczynnika degradacji gleb uwzględniająca izolinie powyżej wartości granicznej (szczegóły w tekście) Fig. 7.3 Distribution of soil contamination index. Contours reflect only the contents over permissible concentrations 8. Wnioski 1. Badania wykazały, że gleby w badanej południowo-wschodniej części górnośląskiego zagłębia kruszcowego zawierają metale ciężkie: Zn, Pb, Cd, As i Tl, w ilościach znacznie przekraczających dopuszczalne wartości dla gleb przyjęte w Polsce;. zawarte w glebach metale ciężkie odzwierciedlają pełne spektrum pierwiastków głównych i towarzyszących występujących w pierwotnych rudach siarczkowych jak i we wtórnych rudach utlenionych; 3. procesy glebotwórcze działające zarówno w obszarach wychodni płonnych jak i zmineralizowanych dolomitów kruszconośnych oraz na hałdach pogórniczych prowadzą do lokalnych akumulacji metali w pełnym profilu glebowym; 4. w poziomie A0 występują najwyższe zawartości metali ciężkich we wszystkich trzech wyróżnionych typach gleb; 5. podwyższona zawartość metali ciężkich w południowo-zachodniej części badanego obszaru w poziomie A1 związana jest ze współczesnymi zanieczyszczeniami przemysłowymi; 6. na terenach wyłącznie historycznej działalności górniczo-hutniczej największe koncentracje metali ciężkich występują w poziomie glebowym B, co wiązać można z długo- 06

WARSZTATY 001 nt. Przywracanie wartości użytkowych terenom górniczym trwałą migrację metali ciężkich w głąb profilu glebowego; 7. w południowo-wschodniej części badanego obszaru w warstwie ornej gleby, na terenach gdzie nie ma obiektów przemysłowych (rys.1.1, miejsca 1,13 oraz 17-1), występują ekstremalnie duże zawartości metali ciężkich (Zn do 5,5%, As do 300ppm i Cd >50ppm), które są związane przestrzennie z miejscami historycznego górnictwa; 8. w północnej części badanego obszaru, w miejscach gdzie współczesny przemysł zlokalizowany jest na obszarach historycznego górnictwa, zawartości wszystkich metali ciężkich są zbliżone w obu poziomach A1 i B; 9. podwyższona zawartość metali w profilu glebowym na badanym obszarze związana jest zarówno z procesami glebotwórczymi w obszarach wychodni płonnych i zmineralizowanych dolomitów kruszconośnych oraz przenoszeniem zanieczyszczeń drogą powietrzną z zakładów przemysłowych, osadników, hałd górniczych oraz metalurgicznych. Praca finansowana była przez II Fundusz im. Marii Skłodowskiej-Curie, grant nr MOS/USGS- 95-33 oraz z funduszów US Geological Survey, Denver. Literatura [1] Bellok A., Górecka E., Kryza A., Szuwarzyński M. 1997: Wpływ zakładów przemysłowych na rozmieszczenie metali ciężkich w glebach i podglebiu obszaru Trzebinia-Chrzanów. Przegląd Geologiczny, nr 5, 513-517. [] Dudka S., Piotrowska M., Chłopecka A., Witek T. 1995: Trace metal contamination of soils and crop plants by the mining and smelting industry in Upper Silesia, Southern Poland. Journal of Geochemical Exploration nr 5, 37-50. [3] Górecka E. 1996: Mineral sequence development in the Zn-Pb deposits of the Silesian-Cracow area, Poland. Prace Państwowego Instytutu Geologicznego nr 154, 5-35. [4] Harańczyk C. 1965: Geochemia kruszców śląsko-krakowskich złóż rud cynku i ołowiu. Prace Geologiczne PAN nr 30, 1-111. [5] Kucharski R., Marchwińska E. 1990: Problemy zagrożenia terenów rolnych metalami ciężkimi w rejonie Olkusza. Zeszyty naukowe AGH Sozologia i Sozotechnika nr 3, Wydawnictwo AGH, Kraków, 13 141. [6] Lis J., Pasieczna A. 1995: Atlas geochemiczny Górnego Śląska. Państwowy Instytut Geologiczny, Warszawa. [7] Lis J., Pasieczna A. 1997: Anomalie geochemiczne Pb-Zn-Cd w glebach na Górnym Śląsku, Przegląd Geologiczny nr, 18-189. [8] Lis J., Pasieczna A. 1999: Szczegółowa mapa geochemiczna Górnego Śląska, 1:5000, Promocyjny arkusz Sławków. Państwowy Instytut Geologiczny, Warszawa, 1-1. [9] Mayer W., Sass-Gustkiewicz M. 1998: Geochemical characterization of sulphide minerals from the Olkusz lead-zinc ore cluster, Upper Silesia, (Poland), based on laser ablation data. Mineralogia Polonica nr 9, 87-105. [10] Sass-Gustkiewicz M. 1975: Zinc and lead mineralization in collapse breccias of the Olkusz mine (Cracow-Silesian region, Poland). Rocznik Polskiego Towarzystwa Geologicznego nr 45, 303-36. [11] Sass-Gustkiewicz M. 1997: Revised and completed paragenetic order of minerals in the Pomorzany lead-zinc deposit, Upper Silesian district, Poland. Mineralogia Polonica nr 8, 67-80. [1] Sass-Gustkiewicz M., Mayer W., Leach D.L., Motyka J., Plumlee G., Viets J., Sutley S., Wirth L. 1999: Geochemia środowiska w obszarze górnośląskich złóż Zn-Pb. Sprawozdane końcowe z projektu badawczego nr MSC/USGS-95-33, praca nie publikowana 1-00. [13] Sutley S., Sass-Gustkiewicz M., Mayer W., Leach D.L. 1999: Mineralogy and geochemistry of oxidized ores from the Upper Silesian Mississippi Valley-Type zinc-lead deposits, Poland, USGS Open File Report 99-394, 1-44. [14] Szuwarzyński M., Kryza A. 1994: Ocena wpływu zakładów przemysłowych ZG Trzebionka, ZM 07

M. SASS GUSTKIEWICZ, W. MAYER, M. GÓRALSKI, D. L. LEACH Zawartość metali... Trzebinia, Rafineria Nafty w Trzebini, ZSO Górka i inn. na rozmieszczenie metali ciężkich w glebach i wodach obszaru Trzebinia-Chrzanów. Trzebinia, praca nie publikowana 1-43. [15] Szuwarzyński M. 1996: Ore bodies in the Silesian-Cracow ore district, Poland, Prace Instytutu Geologicznego nr 154, 9-4 [16] Trafas M., Gruszczyński St., Gruszczyńska J. 1990: Zmiany własności gleb wywołane wpływami przemysłu w rejonie olkuskim. Zeszyty naukowe AGH Sozologia i Sozotechnika nr 3, Kraków, 143-16. [17] Verner F.J., Ramsey H.M., Helios-Rybicka E., Jędrzejczyk B. 1996: Heavy metal contamination of soils around a Pb-Zn smelter in Bukowno, Poland. Applied Geochemistry nr 11, 11-16. [18] Viets, J.G., Leach, D.L., Lichte, F.E., Hopkins, R.T. Gent, C.A., Powell, J.W. 1996: Paragenetic and minor- and trace-element studies of Mississippi Valley-type ore deposits of the Silesian-Cracow district, Poland. Prace Państwowego Instytutu Geologicznego nr 154, 51 71. [19] Żabiński W. 1973: Z badań geochemicznych strefy utlenienia śląsko-krakowskich złóż kruszców cynku i ołowiu. Prace Geologiczne PAN nr 19, 49-77. Concentrations of heavy metals in soils from Olkusz and Chrzanów areas of Zn-Pb ore exploitation The paper presents the results of geochemical studies of soils in the selected areas of the Upper Silesian Zn-Pb ore district between Olkusz and Trzebinia (30 ). Soil samples were collected from horizons A0, A1, A and B in 1x1 grid. Fraction <0.18mm was analyzed for 14 elements from which five: Zn, Pb, Cd, As and Tl were included into the following paper. Moreover, the rock-and-soil samples were collected in order to recognize the effect of immediate bedrock on the concentrations of heavy metals. Distribution of elements was analyzed in relation to the localization of anthropogenic pollution sources. The studies revealed high concentrations of heavy metals in soils over the whole studies area. These contents exceed the permissible values for soils. Emission of heavy metals from the recent industrial centers is reflected mostly in the A0, A1 and A soil horizons whereas the historical industrial centers give respons in accumulation of heavy metals in B-horizon. The historical mining and smelting centers coincide partly with the recent cropfields and urban areas. Przekazano: 30 marca 001 08