Przemiany substancji organicznej w glebach zieleńców i parków miasta Łodzi

R O C Z N IK I G L E B O Z N A W C Z E T. X L II N R 1/2 W A R S Z A W A 1991: 1«! — 10T

A L IN A K U S IŃ S K A

PRZEM IANY SU B ST A N C JI ORGANICZNEJ W GLEBACH

ZIELEŃCÓW I PARKÓW M IASTA ŁODZI

K atedra G leb ozn aw stw a SG G W -A R w W arszaw ie

W STĘP

W skaźnik em isji zanieczyszczeń atm osfery w w ojew ó d ztw ie łódzkim

w y n o sił w 1985 roku 60,6 t/k m

i był trzykrotnie w ięk szy od średniej

krajow ej [

, 13]. W ojew ództw o to p lasu je się na czw artym m iejscu

w śród dziesięciu innych w ojew ód ztw w P olsce o najw ięk szych em i­

sjach zanieczyszczeń atm osfery. G łów nym i zanieczyszczeniam i p o w ie­

trza na terenie aglom eracji łódzkiej są produkty spalania paliw , pył.

d w u tlen ek siarki, tlen ek azotu, tlenek w ęgla oraz zanieczyszczenia prze­

m ysłow e,

jak chlorowodór, siarkowodór, w ęglow odory arom atyczne,

amoniak, benzyna, trój- i czterochloroetylen, akrylonitryl, p y ły w łó­

kiennicze [5].

W zależności od rodzaju em isji gleb y mogą ulegać alkalizacji, za­

kw aszeniu, zasoleniu, m oże w nich także zachodzić akum ulacja m etali

ciężkich

[1— 4,

, 7]. D łu gotrw ały proces grom adzenia em itow an ych

składników zm ienia nie tylko w łaściw ości fizykochem iczne, ale i bio­

logiczne gleb [14]. Z m ienione w arunki gleb ow e w p ływ a ją z k olei na

p rzem iany substancji organicznej [

,

,

].

N in iejsze opracow anie w ykonano w celu prześledzenia w p ły w u za­

n ieczyszczeń p rzem ysłow ych i k om unikacyjnych na przem iany su bstan ­

cji organicznej w zależności od stref skażenia w glebach zieleńców i par­

ków Łodzi.

M A TER IA Ł I ZA K R ES B A D A Ń

Próbki gleb ow e do badań pobrano z parków i traw nik ów zlokalizo­

w anych w pierw szej i drugiej strefie skażenia w centra]nej części m ia­

sta oraz w czw artej strefie na obrzeżu m iasta Łodzi.

102

Badano dwa profile gleb z p ierw szej strefy skażenia, 5 p rofilów

z drugiej i 1 profil z czw artej strefy. P rofile zlokalizow ane b y ły w par­

kach (nr 2, 7 i 8) i na traw nikach (nr 1, 3, 4, 5 i 6). W szystk ie badane

gleb y, poza glebą z profilu nr 8, zaliczono do antropogenicznych p rze­

k ształcon ych m echanicznie i chem icznie [2]. G leby te m ają skład gra-

n ulom etryczn y piasków glin iastych z dom ieszką szk ieletu od kilku do

k ilk u nastu procent. Na ogół zaw ierają w ęglan wapnia w całym profilu,

a ich pH w KC1 w y n o sił ok. 7.

Gleba naturalna z profilu nr 8, zlokalizow anego w zalesion ym ,,P ar­

ku Z drow ie”, w ytw orzon a z piasku luźnego, nie zaw ierała w ęglan u w ap ­

nia, a pH w KC1 w całym profilu w yn osiło ok. 4.

W próbkach z w ierzch n ich poziom ów om ów ion ych p rofilów oznaczo­

no ilość w ęgla ogólnego oraz skład frak cyjn y próchnicy m etodą Tiurina

zm odyfikow aną przez K ozakiew icza [9]. W celu ok reślen ia w p ły w u za­

n ieczyszczeń na strukturę cząsteczek k w asów h um in ow ych z próbek g leb y

w yb ran ych profilów (nr 4, 5 i 8) w yizolow an o k w asy h um in ow e i ozna­

czono ich w sp ółczyn n ik absorbancji Q =

oraz w ykonano w id

-ma w podczerw ieni.

W próbkach gleb y z tych profilów oznaczono rów nież zaw artość azo­

tu ogólnego.

G leby traw nik ów w p ierw szej i drugiej strefie skażenia znajdują się

w strefie silnego oddziaływ ania zanieczyszczeń. Stw ierdzono w w ierz­

chnich poziom ach tych gleb w zbogacenie w w ęg iel organiczny w w yn ik u

stosow ania torfu, a także grom adzenia się p y łów w ęg lo w y ch w postaci

sadzy (tab. 1). P y ł w ę g lo w y nie ulega hydrolizie w trakcie analizy sk ła­

du frakcyjn ego próchnicy i pozostaje w gleb ie po ekstrakcji, zw ięk sza­

jąc ilość frakcji um ow n ie nazw anej hum inam i. W składzie próchnicy

tych gleb przew ażają k w asy hum inow e, a h um in y stanow ią średnio od

61 do 83% w ęgla ogólnego. O bserw uje się także nagrom adzenie bitum in

w poziom ach w ierzch n ich tych gleb. S topień h um ifik acji jest w yjątk ow o

niski i w yn osi przew ażnie od kilku do kilkunastu procent. S tosu nek

С : N w gleb ie z p rofilów 4 i 5 w yn osi średnio od 35 do 50 (tab. 2).

Rozkład substancji organicznej jest w tych glebach znacznie zaham o­

w any. W takich w arunkach m ikroorganizm y mogą konkurow ać z rośli­

nam i w pobieraniu azotu. Mała ak tyw n ość biologiczna, p rzesuszenie gleb,

szeroki stosunek С : N u n iem ożliw ia syn tezę hum usu i odnaw ianie się

jego zasobów.

G leby w parkach w m n iejszym stopniu narażone są na oddziaływ

Skład fra k cy jn y próchnicy w gleb ach zieleń có w i parkach Ł odzi

Changes in the fraction com position of so il hum us of green areas and parks in Łódź

T a b e l a 1 Strefa skażenia P o llu ­ tion area I II IV * H a

-S tan ow isk o — profil Sam pling place — profile G łębo­ kość Depth cm С - og ó l­ ny С - total % С w % С in % W % С ogólnym % in С total C k w H С k w F С Ha* С Fa b itum iny b itum ens d ek al-cytacja d ek a lcita -tion k w asy hum in. hum ic acids k w a sy fu lw o w e fulvic acids 1 i pozostałość residue I i stopień hu- m ifik a cji d egree of h u m ification

ul. K iliń sk iego 11/14 0— 5 2,78 0,316 0Д16 0,467 0,269 58,0 30,7 1,74

1 5— 10 2,98 0,307 0,108 0,443 0,323 60,4 29,3 1,37

10—20 2,98 0,211 0,090 0,450 0,271 65,8 27,1 1,66

Park S tarom iejsk i 0— 5 2,80 0,095 0,108 0,542 0,582 52,6 44,0 0,93

ul. Franciszkańska 5— 10 1.87 0,081 0,080 0,403 0,295 54,1 41,6 1,37 2 10—20 1,00 0,052 0,067 0,176 0,231 47,4 47,4 0,76 ul. Złota 9/12 0— 5 2,22 0.264 0,041 0,179 0,195 69,4 18,7 0,92 3 5— 10 2,40 0,228 0,070 0,220 0,157 71,9 18,6 1,40 10—20 2,40 0,245 0,052 0,190 0,154 73,3 16,5 1,23 Al. P o litech n ik i — 0— 5 3,12 0,384 0,098 0,228 0,108 73,8 13,9 2,11

ul. W róblew skiego 5— 10 3,43 0,402 0,084 0,212 0,110 76,3 11,9 1,93

4 10—20 2,38 0,189 0,068 0,207 0,162 73,7 18,4 1,28

ul. 8 Marca — 0— 5 3,08 0,248 0,099 0,091 0,066 83,7 8,3 1,38

ul. K iliń sk iego 5— 10 3,03 0,330 0,094 0,046 0,035 83,3 5,8 1,31

5 10— 20 3,15 0,176 0,078 0,186 0,162 80,9 13,5 1,15

ul. W róblew skiego 0— 5 1,76 0,133 0,034 0,119 0,161 74,6 17,8 0,74

6 5— 10 1,90 0,088 0,039 0,148 0,124 79,0 16,4 1,19 10—20 1,64 0,116 0,042 0,208 0,164 67,7 25,2 1,27 Park im . St. P o n ia ­ 0— 5 3,51 0,101 0,109 0,472 0,546 65,0 32,1 0,86 tow sk iego — 5— 10 3,10 0,073 0,104 0,592 0,614 55,4 42,2 0,96 Al. W łókniarzy 10—20 2,55 0,059 0,064 0,415 0,441 61,6 36,0 0,94 Park Z drow ie 8 3- 25--15 -30 h u m ie acic1^ F a — f u lv ie a cid s. 1,62 0,19 0,146 0,032 0,054 0,035 0,394 0,037 0,233 0,021 48,9 34,1 42,0 48,9 1,69 1,76

1 0 4 A. K u s iń s k a

T a b e l a

Z aw artość N ogóln ego w g leb ie oraz w sp ó łczy n n ik a Q w k w a sa ch h u m in ow ych C ontent of total N in soil and c o efficien t Q in hum ic acids

S trefa sk ażen ia j P ro fil nr P o llu tio n area ! P rofile No

1 G łębokość D epth cm N — ogółem N — total % C/N ^ E472Q —

nie zanieczyszczeń. Lepsze zadarnienie, k rzew y i drzewa stw arzają ko­

rzystn iejsze w arunki w ilgotn ościow e do przem ian zachodzących w sub­

stancji organicznej. U w idacznia się to w niższym od jedności stosunku

w ęgla kw asów h um inow ych do fu lw ow ych . S topień h um ifik acji jest w y ż ­

szy niż w glebach traw ników i w yn osi 37— 44%, h um in y natom iast sta­

now ią od 51 do 60% w ęgla ogólnego.

W sk ład zie frakcyjn ym próchnicy z profilu nr

gleb y naturalnej

przew ażają k w asy hum inow e, zaś hum in stw ierdzono najm niej spośród

badanych gleb. S topień h um ifik acji substancji organicznej w w arstw ie

3— 30 cm w yn osi średnio 45%, a stosunek С : N — 15.

Przyczyną grom adzenia się trw ałych frakcji próchnicy w badanych

glebach antropogenicznych jest mała aktyw ność biologiczna oraz duża

zaw artość w ęglanu w apnia i m etali ciężkich [2]. Z w iązki te tworzą

z próchnicą połączenia k om pleksow e i chelatow e, przyczyniając się do

jej stabilizacji.

Oprócz różnic w składzie frakcyjn ym próchnicy stw ierdzono także

różnice w strukturze kw asów hum in ow ych z gleb antropogenicznych

w stosunku do naturalnych. W spółczynników absorbancji (Q), oznaczony

dla k w asów h um in ow ych z gleb traw ników , jest nieco niższy niż dla

k w asów h um in ow ych z gleb y naturalnej (tab. 2). W skazuje to na w ięk ­

szą arom atyzację cząsteczek k w asów h um in ow ych z gleb antropoge­

nicznych, a także w iększą m asę cząsteczkow ą ich drobin. P otw ierd ze­

niem takiej budow y są w idm a w podczerw ieni (rys. 1). In ten syw n iejsza

absorpcja w zakresie w idm a przy 3400, 1640 oraz 1000— 1300 c m

w skazuje na w iększą zaw artość grup fen olow ych i w iększą liczbę w ią ­

zań С = 0 w chinonach i w iązań С — С w pierścieniu arom atycznym .

S u b s ta n c ja org aniczna w gle bach Ł o d zi 105

Rys. 1. W idm a w p od czerw ien i k w a só w hu m in ow ych : 1 — gleba naturalna, 2 — gleba antropogeniczna

Fig. 1. Infrared spectra of hum ic acids: 1 — natural soil, 2 — anthropogenic soil

W NIOSK I

1. Zarówno w pierw szej, jak i drugiej strefie skażenia stw ierdzono

w antropogenicznych glebach traw ników podobny typ przem ian sub­

stancji organicznej, m ianowicie:

— w zbogacenie w ierzchnich poziom ów w w ęg iel organiczny,

— mała in ten syw n ość procesów rozkładu i hum ifikacji substancji or­

ganicznej oraz szeroki stosunek С : N,

— przew aga w składzie frakcyjn ym próchnicy hum in, bitum in i k w a­

sów hum inow ych,

— w ięk szy udział zw iązków arom atycznych w cząsteczkach k w asów

h um inow ych.

2. G leby w parkach w e w szystk ich strefach skażenia w m n iejszym

stopniu narażone są na degradację chem iczną i biologiczną, a przem iany

substancji organicznej zachodzą w nich w tem pie zbliżonym do tem pa

w glebach naturalnych.

LITER A TU RA

[1] C z a r n o w s k a K. A k u m u lacja m eta li ciężkich w glebach, roślin ach i n ie ­ k tórych zw ierzęta ch na teren ie W arszaw y. Rocz. G lebozn. 1980, 25, 1: 77— 115.

1 0 6 A. K u s iń s k a

[2] C z a r n o w s k a К. W łaściw ości fizyk och em iczn e gleb m iasta Ł odzi огаз skład chem iczn y m ateriału roślinnego. Sp raw ozd an ie z bad ań dla U rzędu M iasta Ł odzi (M aszynopis), K atedra G leb ozn aw stw a, W arszaw a 1986— 1987. [3] C z e r w i ń s k i Z., K ę p k a М., P r a c z J. Z a n ieczyszczen ie w ód g ru n to ­ w ych i p o w ierzch n io w y ch w aglom eracji w a rsza w sk iej. M at. Sym p. N auk. pt. O chrona środ ow isk a m iejsk iego. SG G W -A R W arszaw a 1976: 99— 109. [4] C z e r w i ń s k i Z. W p ływ chem icznej tech n o lo g ii od śn ieżan ia ulic na g leb y

i roślin n ość d rzew iastą aglom eracji m iejsk ich . Zesz. N auk. SG G W -A R , W ar­ szaw a 1978, 104.

[51 D i e h 1 A. P rob lem y i zadania ochrony atm o sfery w w o jew ó d ztw ie łó d z­ kim na tle zm ian stanu za n ieczy szczen ia p ow ietrza atm osferyczn ego. Mat.

Konf. PZITS nt. O chrona środ ow isk a ze szczególn ym u w zg lęd n ien iem regionu łódzkiego. Łódź 12— 13 VI 1986; 169— 173.

[6] D o b r z a ń s k i B., C z a r n o w s k a K., C z e r w i ń s k i Z., K o n e c k a -B e 1 1 e у K., P r a c z J. B adania gleb ozn aw cze Parku Ł a zien k o w sk ieg o w W arszaw ie. Cz. II. W p ływ aglom eracji m iejsk iej na g leb y i roślin y. Rocz. N auk Roi. Ser. A 1975, 101, 1 : 141— 158.

[7] K o n e c k a - B e t l e y K., C z a r n o w s k a K., C z e r w i ń s k i Z., P r a c z J. W pływ zan ieczyszczeń atm o sfery na w ła śc iw o śc i fizy k o -ch em iczn e gleb. P rze­ gląd In form acyjn y IGK. Z ieleń m iejsk a Rok X 1974, 1 : 63— 68.

[8] К o w a 1 i ń s к i S., D r o z d J., L i c z n a r M. W pływ za n ieczy szczeń e m ito w a ­ n ych przez hutę m ied zi na sk ład ilo ścio w y i ja k o ścio w y zw ią zk ó w próch- nicznych. Mat. S esji Nauk. pt: O cena degradacji n atu raln ego środ ow isk a ziem poł.-zach. Polski, PA N O ddział w c W rocław iu, K om isja N au k o Z iem i, 1979. [9] К o z а к i e w i с z A. N ow e p ogląd y na skład p róchnicy n iek tó ry ch ty p ó w gleb

m in eraln ych w św ie tle w y n ik ó w uzysk an ych zm od yfik ow an ą m etodą T iu- rina. Rocz. G lebozn. 1966, 15, 1: 113— 128.

[10] K u s i ń s k a A. Ł a k o m i e ć I., U s a k i e w i c z T. C hanges in the fraction com position of soil hum us of green areas in W arsaw . Pol. Ecol. Stud. 1983, 9, 1— 2: 45— 54.

[11] L i s i e c k a I., P e t e c k a W. Z an ieczyszczen ie m etaliczn e p ow ietrza a tm o s­ feryczn ego m. st. W arszaw y. Z drow ie P u b liczn e 1974, 85, 10.

[12] Ł a k o m i e ć I. S u b stancja organiczna w gleb ach tra w n ik ó w i p arków w a r ­ szaw sk ich . (w:) W p ływ zielen i na k sz ta łto w a n ie środ ow isk a m iejsk ieg o . PW N, W arszaw a 1980.

[13] R a c z k o w s k i T. E m isja za n ieczyszczeń do p ow ietrza a tm osferyczn ego w woj. łódzkim . Mat. K onf. PZITS nt. O chrona środow iska ze szczególn ym u w ­ z g lęd n ien iem regionu łódzkiego. Łódź 12— 13 VI 1986: 174— 183.

[14] Ż u k o w s k a - W i e s z c z e k D. W p ływ sk ażen ia środ ow isk a na ak tyw n ość b iologiczn ą gleb zieleń có w w a rsza w sk ich . Mat. Sym p. N auk. pt.: „Ochrona środ ow isk a m iejsk ieg o ”. SG G W -A R . W arszaw a 1975: 180— 186.

S u b s t a n c ja org aniczna го g lebach Ł o d zi 1 0 7 А. К уси н ь ск а П Р Е О Б Р А З О В А Н И Я ОРГАНИЧЕСКО ГО ВЕЩ ЕС Т ВА В П О Ч В А Х С К ВЕ РО В И П А Р К О В ГОРОДА ЛО ДЗИ К а ф е д р а ..о ч в езед ен и я В арш авской сел ьск охозяй ств ен н ой академ ии

Р е з ю м е

T R A N SFO R M A TIO N OF OR G ANIC M ATTER IN SO ILS OF GREENS A N D P A R K S OF THE ŁÓDŹ CITY

D e p a r tm e n t o f S o il S c ie n c e , A g r ic u ltu r a l U n iv e r s it y o f W a r sa w

S u m m a r y

The e ffe c t of in d u strial and traffic con tam in ation s on the organic m atter tra n sfo rm a tio n in soils of green s and parks of Łódź is p resen ted in the paper. S o il sam p les w ere tak en from the central part of the city w ith the h ea v iest air con tam in ation and from the w ooded park in the city m argins. O rganic carbon a ccum ulation, w id th of th e C:N ratio, low organic m atter tran sform ation degree and accu m u lation of solid hum us fraction s w ere observed. H um ic acids from th ese soils are characterized, as com pared to natural soil, by higher aro- m atization of p articles.

D r A . K u s i ń s k a P r a c a w p ł y n ę ł a clo r e d a k c j i w e w r z e ś n i u 1990 r. K a t e d r a G l e b o z n a w s t w a

S G G W - A R w W a r s z a w i e