Zawartość metali ciężkich

Badania zawartości metali ciężkich w wierzchniej warstwie składowisk byłych KZS „Solvay” wykonano w 2013 roku. Ich głównym celem było sprawdzenie stopnia zanieczyszczenia gruntu miedzią, chromem, niklem, arsenem, kadmem, cynkiem i ołowiem. Wspomniane metale występujące w dużym stężeniu w wierzchniej warstwie gruntu (0÷35 cm) stwarzają warunki stresowe dla roślin oraz mogą powodować ich zamieranie. Zasadowy odczyn badanych gruntów wskazuje na niską mobilność metali ciężkich w środowisku i unieruchomienie ich w materiale osadowym [Gambuś 1993; Trelak i in. 1997; Kabata-Pendias, Pendias 1999; Trelak i in. 2000; Bach 2011].

Miedź należy do metali ciężkich o najmniejszej ruchliwości w gruncie, zależnej od składu mineralogicznego, odczynu i zawartości próchnicy. Średnie stężenie Cu w glebach Polski wynosi 6,5 mg·kg^-1 s.m. gruntu. Miedź zazwyczaj gromadzi się w górnych warstwach gruntu. Im wyższe pH gruntu, tym silniejsze wiązanie miedzi przez kompleks sorpcyjny gleby [Trelak i in. 2000; Fotyma, Mercik 2004]. W przeprowadzonych badaniach zawartość Cu w gruncie mieściła się w zakresie 10,4÷13,9 mg·kg-1

s.m. gruntu (ryc. 36). Są to wartości, które nie przekraczają norm [Rozporządzenie... 2002].

W gruntach Polski zawartość chromu zależy od skały macierzystej oraz składu ziarnowego gleby i wynosi średnio 10,4 mg·kg-1

s.m. gruntu. Osady poprodukcyjne i emisje przemysłowe są głównym źródłem zanieczyszczenia gruntów chromem. Związki chromu są łatwo dostępne i słabo przemieszczają się w roślinach. Rozpuszczalność tego pierwiastka wzrasta wraz ze wzrostem pH gruntu, powodując jego akumulację głównie w korzeniach roślin [Gambuś 1993; Kabata-Pendias, Pendias 1999; Sady, Rożek 2002]. W przeprowadzonych badaniach zawartość Cr w gruncie mieściła się w zakresie 7,7÷11,5 mg·kg^-1 s.m. gruntu (ryc. 36) i nie przekraczała dopuszczalnych wartości [Rozporządzenie... 2002].

Średnia zawartość niklu w glebach Polski wynosi 6 mg·kg-1. Rozpuszczalność związków niklu maleje wraz ze wzrostem odczynu gleby. Ze względu na łatwość tworzenia połączeń kompleksowych z substancją organiczną gleby metal ten jest ruchliwy w gruntach niezależnie od odczynu [Trelak i in. 1997]. W przeprowadzonych badaniach zawartość Ni w gruncie mieściła się w zakresie 7,9÷8,9 mg·kg-1

s.m. gruntu (ryc. 36). Jego zawartość nie przekracza norm [Rozporządzenie... 2002]. Śladowa zawartość substancji organicznej w warstwach osadów znajdujących się poniżej 30 cm głębokości oraz ich wysokie pH, sprzyjają procesom akumulacji niklu w obrębie terenu składowisk.

Ryc. 36. Zawartość miedzi, chromu i niklu w wierzchniej warstwie składowisk odpadów byłych Krakowskich Zakładów Sodowych [opr. wł.]

Zawartość arsenu w glebach jest zróżnicowana, a średnia dla Polski wynosi 6,2 mg·kg^-1 s.m. gleby [Trelak i in. 2000]. Kabata-Pendias i Pendias [1999] podają, że zanieczyszczenie gruntów arsenem jest powszechne, szczególnie na obszarach uprzemysłowionych (przemysł przetwórczy minerałów zawierających fosfor i siarkę, spalanie węgla) i dużych miast. Wszystkie związki arsenu są łatwo rozpuszczalne w glebach kwaśnych. Wysoka zawartość węglanu wapnia ogranicza ruchliwość tego składnika i jego dostępność dla roślin [Gambuś 1993; Kabata-Pendias, Pendias 1999]. W przeprowadzonych badaniach zawartość As w gruncie mieściła się w zakresie 1,2÷1,9 mg·kg-1

s.m. gruntu (ryc. 37). Jego koncentracja nie przekracza norm [Rozporządzenie... 2002].

Naturalne zawartości kadmu w glebach Polski są zróżnicowane i uzależnione od geologicznego pochodzenia skał macierzystych, intensywności procesów glebotwórczych, wieku gleb oraz czynników antropogenicznych. Trelak i in. [2000] podają średnią zawartość Cd w glebach Polski na poziomie 0,21 mg·kg^-1 s.m. gruntu. W gruntach obojętnych i alkalicznych (wszystkie próbki w przeprowadzonych badaniach) wytrącają się węglany i fosforany kadmu [por. Sady, Rożek 2002]. W przeprowadzonych badaniach koncentracja Cd w gruncie mieściła się w zakresie 0,55÷0,83 mg·kg-1

s.m. gruntu (ryc. 37). Jego zawartość nie przekracza norm [Rozporządzenie... 2002].

Ryc. 37. Zawartość kadmu i arsenu w wierzchniej warstwie składowisk odpadów byłych Krakowskich Zakładów Sodowych [opr. wł.]

Średnia zawartość cynku w glebach Polski wynosi 32,4 mg·kg-1

s.m. gruntu. Wysokie koncentracje cynku stwierdza się w gruntach wokół terenów przemysłowych i w dużych aglomeracjach miejskich. Emisja cynku z Huty im. T. Sendzimira wynosiła w 1982 r. około 160 Mg na rok, powodując wzrost zawartości tego metalu w glebach Krakowa [Kabata-Pendias, Pendias 1999, Bach 2011]. Zn jest pierwiastkiem bardzo mobilnym w środowisku glebowym. Jego zawartość w roztworze glebowym maleje ze wzrostem odczynu i wzrostem zawartości substancji organicznych w kompleksie sorpcyjnym gleby [Trelak i in. 2000; Grzebisz 2008]. W przeprowadzonych badaniach zawartość Zn w gruncie mieściła się w zakresie 55,4÷72,2 mg·kg-1

s.m. gruntu (ryc. 38). Jego koncentracja nie przekracza norm [Rozporządzenie... 2002]. Ze względu na wysoki zasadowy odczyn osadów cynk nie będzie przedostawał się ze zgromadzonych odpadów do roztworu wód gruntowych.

Koncentracja ołowiu w glebach terenów niezanieczyszczonych jest uzależniona od budowy mineralogicznej, składu ziarnowego gruntu oraz zawartości próchnicy. Średnie stężenie Pb w glebach Polski wynosi 13,6 mg·kg-1

s.m. gruntu [Trelak i in. 2000]. Zanieczyszczenie gruntu ołowiem jest głównie wynikiem działalności przemysłowej oraz motoryzacyjnej. W glebach o pH > 6,5 następuje wytrącanie się węglanów i fosforanów ołowiu. Wzrost koncentracji ołowiu w powierzchniowych warstwach gleby wpływa niekorzystnie na mikroflorę glebową i hamuje rozkład glebowej materii organicznej [Gambuś

1993; Potarzycki i in. 1999; Fotyma, Mercik 2004]. W przeprowadzonych badaniach zawartość Pb w gruncie mieściła się w zakresie 27,0÷42,13 mg·kg-1

s.m. gruntu (ryc. 38) i jego koncentracja nie przekracza dopuszczalnych zawartości [Rozporządzenie... 2002].

Ryc. 38. Zawartość cynku i ołowiu w wierzchniej warstwie składowisk odpadów byłych Krakowskich Zakładów Sodowych [opr. wł.]

Przeprowadzone badania stężenia metali ciężkich w wierzchniej warstwie osadników poflotacyjnych byłych Krakowskich Zakładów Sodowych Solvay nie wykazały przekroczenia dopuszczalnych stężeń dla gruntów kategorii B wg Rozporządzeniu Ministra Środowiska w sprawie standardów jakości gleby oraz standardów jakości ziemi [Rozporządzenie… 2002]. Oznaczone zawartości metali ciężkich w pobranych próbkach gruntu są wielokrotnie niższe od koncentracji tych pierwiastków w gruntach otaczających ciągi komunikacyjne miasta Krakowa [Bach 2011]. Stężenia badanych metali wykazywały 2÷3-krotne przekroczenia ich średniej krajowej zawartości w glebie (Cu, Ni, Cd, Zn, Pb). Wyjątek stanowią chrom (stężenie na poziomie średniej dla Polski) i arsen (jego koncentracja jest 3-krotnie niższa niż średnia krajowa). Alkaliczny odczyn oraz duże koncentracje związków wapnia w badanych próbkach pozwalają stwierdzić, iż aktualnie nie istnieje zagrożenie wzrostem zawartości badanych metali ciężkich w wierzchniej warstwie osadników. Przeprowadzone badania potwierdziły także brak toksycznego wpływu metali ciężkich, znajdujących się w wierzchniej warstwie gruntu na stawach osadowych KZS Solvay, na organizmy żywe występujące na tym terenie.