Ocena właściwości technogenicznych utworów glebowych Technosols zawierających siarczki żelaza

http://versitaopen.com/ssa oraz http://versita.com.ssa Vol. 63 No 3/2012: 37–42

WSTÊP

W wyniku dzia³alnoœci górniczej cz³owieka na-stêpuje sk³adowanie odpadów kopalnianych na po-wierzchni terenu. Niektóre z tych odpadów zawie-raj¹ siarczki intensywnie wietrzej¹ce w warunkach tlenowych, czego nastêpstwem jest wysokie zakwa-szenie utworów glebowych kszta³tuj¹cych siê na sk³a-dowiskach oraz uwolnienie metali ciê¿kich z wietrze-j¹cych odpadów [Dang i in. 2002].

Na odpadach kopalnianych zawieraj¹cych siarcz-ki ¿elaza tworz¹ siê s³abo wykszta³cone i silnie kwa-œne technogeniczne utwory glebowe, które wed³ug zaleceñ miêdzynarodowej klasyfikacji gleboznawczej WRB [IUSS Working Group WRB 2006] zalicza siê do grupy gleb Technosols. Grupa ta obejmuje, m.in. utwory glebowe wytworzone z materia³ów pochodze-nia technicznego (np. z odpadów górniczych).

W Polsce, technogeniczne utwory glebowe (Tech-nosols) zawieraj¹ce siarczki ¿elaza wystêpuj¹ przede wszystkim na ha³dach kopalñ wêgla kamiennego Gór-noœl¹skiego Zag³êbia Wêglowego [m.in. Strzyszcz 1978, 1988] i ha³dach kopalni „Bogdanka” w Lubel-skim Zag³êbiu Wêglowym [Bzowski, Zawiœlak 2005] oraz na zwa³owiskach kopalñ wêgla brunatnego [m.in. Krzaklewski 1990]. Zakwaszenie utworów powierzch-niowych wystêpuje tak¿e w rejonach eksploatacji siarczków, m.in. w rejonie nieczynnych kopalñ pirytu w Wieœciszowicach [Balcerzak i in. 1992; Uzarowicz i in. 2008] i w Rudkach [Skawina i in. 1974; Warda 2007; Uzarowicz 2009].

Zagro¿enia œrodowiskowe oraz propozycje ewen-tualnych prac rekultywacyjnych, dotycz¹cych tech-nogenicznych utworów glebowych zawieraj¹cych siarczki ¿elaza, wystêpuj¹cych na wybranych sk³a-dowiskach odpadów górniczych w Polsce, zosta³y £UKASZ UZAROWICZ, ALINA MACIEJEWSKA

1_{Katedra Nauk o Œrodowisku Glebowym, Wydzia³ Rolnictwa i Biologii} Szko³a G³ówna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

2_{Katedra Gospodarki Przestrzennej i Nauk o Œrodowisku Przyrodniczym, Wydzia³ Geodezji i Kartografii} Politechnika Warszawska

OCENA W£AŒCIWOŒCI TECHNOGENICZNYCH

UTWORÓW GLEBOWYCH TECHNOSOLS

ZAWIERAJ¥CYCH SIARCZKI ¯ELAZA*

ASSESSMENT OF PROPERTIES OF TECHNOGENIC

SOILS TECHNOSOLS CONTAINING IRON SULFIDES

Abstract: Technogenic soils (Technosols) developed from mine tailings containing iron sulfides occurring in the area of the

abandoned „Siersza” hard coal mine in Trzebinia and the abandoned „Staszic” pyrite mine in Rudki were investigated in order to assess their properties. The study revealed that the most adverse properties of the technogenic soils investigated are: strong acidity (pH below 3), the presence of large amounts of rock fragments containing unweathered sulfides, as well as the occurrence of heavy metals (e.g. Pb, As, and Tl) and radioactive elements (U and Th). All these properties should be taken into account during manage-ment of the studied mine tailings.

S³owa kluczowe: gleby technogeniczne, Technosols, siarczki ¿elaza, zakwaszenie, metale ciê¿kie, uran Key words: technogenic soils, Technosols, iron sulfides, acidification, heavy metals, uranium

*Badania zosta³y wykonane w ramach projektu badawczego nr N N305 3251 33 finansowanego przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wy¿szego (lata 2007–2009).

przedstawione przez Uzarowicza [2011]. Celem ba-dañ prezentowanych w niniejszym artykule jest oce-na w³aœciwoœci (m.in. stopnia zakwaszenia oraz za-wartoœci siarki, metali ciê¿kich i pierwiastków pro-mieniotwórczych) wed³ug obowi¹zuj¹cych w Polsce standardów i norm prawnych.

MATERIA£Y I METODY

Obiektem badañ by³y technogeniczne utwory gle-bowe, wystêpuj¹ce na sk³adowiskach odpadów po-przemys³owych (tab. 1). Dwie odkrywki glebowe (profil 1 i 2) zlokalizowano na ha³dzie nieczynnej Kopalni Wêgla Kamiennego „Siersza” w Trzebini (Wy¿yna Œl¹ska). Dwie kolejne (profil 3 i 4) wyko-nano, odpowiednio na dawnych osadnikach odpadów poflotacyjnych oraz na tzw. sk³adowisku „Serwis”, po³o¿onym w rejonie nieczynnej kopalni pirytu „Sta-szic” w Rudkach (Góry Œwiêtokrzyskie).

KWK „Siersza” zosta³a zamkniêta w 1999 roku, zatem wiek utworów glebowych znajduj¹cych siê na powierzchni ha³dy okreœlono na kilkanaœcie lat. Do momentu zakoñczenia badañ (2009 rok), ha³da KWK „Siersza” nie by³a rekultywowana. Kopalnia „Staszic” w Rudkach zosta³a zamkniêta w 1971 roku. Sk³ado-wiska kopalni zosta³y zrekultywowane w po³owie lat

70. XX wieku [Skawina i in. 1974]. Rekultywacja w niektórych obszarach omawianego terenu nie przy-nios³a po¿¹danych rezultatów [Warda 2007], m.in. z uwagi na utrzymuj¹ce siê miejscami wysokie zakwa-szenie gruntów. Wiek utworów glebowych wystêpu-j¹cych na powierzchni sk³adowisk z rejonu Rudek okreœlono na oko³o 40 lat.

Dla próbek glebowych pobranych z wydzielonych w terenie poziomów lub warstw oznaczono podsta-wowe w³aœciwoœci (tab. 1), wykorzystuj¹c standar-dowe metody stosowane w nauce o glebie [van Re-euwijk 2002].

W próbkach glebowych oznaczono formy siarki: (1) siarkê ca³kowit¹ (S_t) na aparacie LECO SC 132 wed³ug Polskiej Normy PN-90-G-04514/16 [1991], (2) siarkê siarczanow¹ (S_sulf) wed³ug Polskiej Nor-my PN-77/G-04514.09 [1991] oraz (3) siarkê siarcz-kow¹ (S_py) wed³ug Polskiej Normy PN-77/G-04514.11 [1991]. Ró¿nicê: S_t – (S_sulf + S_py) okreœlo-no mianem siarki pozosta³ej (S_r), na któr¹ sk³ada siê siarka organiczna oraz inne formy siarki nieekstra-howalne w HCl i HNO₃. Analizy form siarki wyko-nano w laboratorium Zak³adu Geologii Z³o¿owej i Górniczej WGGiOŒ AGH w Krakowie.

Zawartoœæ pierwiastków œladowych oznaczono po stopieniu próbek glebowych z topnikami (metaboran

TABELA 1. Wybrane w³aœciwoœci badanych utworów glebowych TABLE 1. The selected properties of the studied soils

æ œ o k o b ê ³ G h t p e D ] m c [ m o i z o P n o zi r o H UPedrzcaie³ntpargoecoenftorfawcyitorfnakcij ] m m [ i c œ ê z c æ œ o tr a w a Z h c y w o t el ei k z s ]. g a w % [ k c o r f o t n e t n o C ] % t w [ st n e m g a rf H p Zawatroœæ -z ci n a g r o al g ê w ]. g a w % [ o g e n ci n a g r o f o t n e t n o C ] % t w [ n o b r a c æ œ o tr a w a Z ]. g a w % [ w ó n al g ê w t n e t n o C s e t a n o b r a c f o ] % t w [ 5 0 , 0 – 0 , 2 0,05–0,002<0,002 H2O KCl . 1 li f o r P SpoilcTechnosol(Toxic,Humic,Skeleitc,)Trzebinai,poweirzchnaiha³dy–thesufraceofthedump 0 1 – 0 5 3 – 0 1 CC12 8404 1357 159 1484 22,,55 22,,43 1–0,4 nn . 2 li f o r P SpoilcTechnosol(Toxic,Humic,)Trzebinai,poweirzchnaiha³dy–thesufraceofthedump 0 4 – 0 6 7 – 0 4 8 9 – 6 7 5 0 1 – 8 9 1 C 2 C 3 C 4 C – 0 5 4 4 6 7 – 5 3 6 3 4 1 – 5 1 0 2 0 1 – 3 3 3 2 0 3 4 , 2 4 , 3 1 , 3 4 , 2 4 , 2 3 , 3 0 , 3 3 , 2 – 4 , 7 8 , 4 1 6 , 1 n n n n . 3 li f o r P SpoilcTechnosol(Calcaric,Toxic,)Rudk,idawneosadniki lfotacyjne–theformer lfotaitontank 1 – 0 3 – 1 0 3 – 3 5 9 – 0 3 l O A 1 C 2 C – 5 4 0 4 9 5 – 3 3 0 2 7 3 – 2 2 0 4 4 – 0 2 8 2 0 – 3 , 7 2 , 7 4 , 7 – 9 , 6 7 , 6 4 , 7 – 2 , 5 9 , 0 – – 0 , 3 4 , 2 3 , 0 6 . 4 li f o r P SpoilcTechnosol(Toxic,)Rudk,idawnesk³adowsiko"Serwsi" –theformerminewastedump"Serwsi" 2 – 0 7 – 2 4 1 – 7 0 3 – 4 1 0 6 – 0 3 5 7 – 0 6 l O A 1 C 2 C 3 C 4 C – 9 6 7 4 1 5 2 5 4 5 – 7 1 9 2 9 2 6 2 8 2 – 4 1 4 2 0 2 2 2 8 1 – 2 2 1 2 2 4 2 0 2 – 4 , 4 3 , 4 0 , 3 7 , 2 3 , 3 – 0 , 4 1 , 4 8 , 2 4 , 2 1 , 3 – 5 , 2 6 , 0 3 , 0 3 , 0 – n n n n n n

litu LiBO₂ oraz czteroboran litu Li₂B₄O₇) w piecu indukcyjnym. Pierwiastki œladowe oznaczono metod¹ spektrometrii masowej ze wzbudzeniem plazmowym (ICP-MS). Niektóre pierwiastki (Cd, Cu, Zn) by³y oznaczane metod¹ atomowej spektrometrii emisyj-nej ze wzbudzeniem plazmowym (ICP-AES), po uprzednim rozpuszczeniu próbek w zestawie kwasów (HF, HNO₃, HClO₄ i HCl). Analizy wykonano w Ac-tivation Laboratories Ltd. ACTLABS w Kanadzie.

WYNIKI BADAÑ I DYSKUSJA

Wszystkie badane utwory glebowe to s³abo ukszta³towane gleby technogeniczne, których zasad-nicz¹ masê stanowi³y odpady poprzemys³owe, za-wieraj¹ce siarczki ¿elaza (g³ównie piryt i markasyt – FeS₂) [Uzarowicz, Skiba 2011]. Badane profile glebowe charakteryzowa³y siê brakiem dobrze wy-kszta³conych poziomów glebowych, natomiast w ich budowie wyró¿nia³y siê widoczne warstwy odpadów górniczych, oznaczone symbolami C1, C2, itd. (tab. 1). Czarne warstwy w profilach glebowych z Trze-bini (tj. warstwa C1 w profilu 1 oraz warstwy C1 i C3 w profilu 2) zawiera³y du¿e iloœci rozdrobnio-nego wêgla kamienrozdrobnio-nego. Utwory glebowe z Trzebi-ni Trzebi-nie by³y pokryte ¿adn¹ roœlinnoœci¹, w przeciwieñ-stwie do gleb technogenicznych z Rudek (profil 3 i 4) poroœniêtych zbiorowiskami ³¹kowymi. Z tego powodu, w profilach tych ostatnich gleb wystêpo-wa³y poziomy nadk³adowe O i próchniczne A o nie-wielkiej mi¹¿szoœci (tab. 1). Wszystkie badane utwo-ry glebowe zaklasyfikowano wed³ug zaleceñ klasy-fikacji WRB [IUSS Working Group WRB 2006] jako ró¿ne warianty Spolic Technosols (tab. 1). Wed³ug Systematyki Gleb Polski [Komisja V Genezy, Kla-syfikacji i Kartografii Gleb PTG 2011], badane utwory zaklasyfikowano jako gleby industrioziem-ne inicjalindustrioziem-ne.

Badane gleby charakteryzowa³y siê najczêœciej sil-nym zakwaszeniem (tab. 1), co jest typowe dla utwo-rów zawieraj¹cych wietrzej¹ce siarczki [m.in. Fanning i in.. 2002; Johnson 2003]. Oba badane utwory glebo-we z Trzebini (profil 1 i 2) zaklasyfikowano jako utwo-ry silnie toksycznie kwaœne (pH_H2O 2,5–3,0) i toksycz-nie kwaœne (pH_H2O 3,0–3,5) [Krzaklewski i in. 1997]. Profil 4 z rejonu nieczynnej kopalni pirytu w Rud-kach wykazywa³ podobny stopieñ zakwaszenia w dolnej czêœci profilu (warstwy C2, C3 i C4), nato-miast jego górna czêœæ (poziom A i C1) by³a mniej kwaœna (pH_H2O 4,3 i 4,4). Wy¿sze pH w górnej czê-œci profilu 4 wynika³o z czêczê-œciowej neutralizacji za-kwaszenia, bêd¹cej efektem prac rekultywacyjnych, wykonanych na sk³adowisku „Serwis” w Rudkach w latach 70. XX wieku [Skawina i in. 1974].

Profil 3 z rejonu Rudek wykazywa³ odczyn zbli-¿ony do obojêtnego (tab. 1), mimo obecnoœci du¿ych iloœci siarczków (tab. 2). Wysokie wartoœci pH w tym przypadku by³y spowodowane obecnoœci¹ wêglanów, wystêpuj¹cych jako minera³y pierwotne w odpadzie poflotacyjnym (warstwa C2) lub dodanych do gleb w wyniku prac rekultywacyjnych (poziom A i C1).

Obecnoœæ du¿ych iloœci siarczków oraz produktów ich rozk³adu by³a powodem wystêpowania wysokich ogólnych zawartoœci siarki w badanych utworach gle-bowych, które waha³y siê od 0,04 do 8,22% (tab. 2). Znacznie przewy¿sza³o to iloœci siarki oznaczone w niezawieraj¹cych siarczków i niezanieczyszczonych antropogenicznie glebach mineralnych Polski, wyno-sz¹ce od 0,007 do 0,107% [Terelak i in. 1988].

W badanych utworach glebowych wystêpowa³y du¿e iloœci siarki siarczkowej (tab. 2). Podczas prac terenowych, niejednokrotnie znajdowano w badanych utworach kilkunastocentymetrowe okruchy skalne, z³o¿one g³ównie z siarczków ¿elaza. Wietrzenie tych minera³ów powoduje silne zakwaszenie gruntów znaj-duj¹cych siê na powierzchni sk³adowisk odpadów górniczych, a neutralizacja zakwaszenia jest tam jed-nym z najwa¿niejszych zadañ rekultywacji [m.in. Strzyszcz 1988; Krzaklewski i in. 1997]. Wystêpo-wanie siarczków w gruntach wymusza koniecznoœæ

li f o r P el if o r P GD³eêpbtohkoœæ ] m c [ m o i z o P n o zi r o H CZaowntaentrtoœofæssuflaiurkri[w[%t%w]ag]. a k r ai s -a z c r ai s a w o n e t a fl u s r u fl u s )f l u s S ( a k r ai s -z c r ai s -a w o k e d if l u s r u fl u s ) y p S ( a k r ai s -s o z o p a ³ a t l a u d is e r r u fl u s )r S ( a ti w o k ³ a c æ œ o tr a w a z i k r ai s l a t o t r u fl u s )t S ( 1 li f o r P 0–10 5 3 – 0 1 CC12 00,,6934 00,,7162 00,,4668 12,,4145 2 li f o r P 0–40 6 7 – 0 4 8 9 – 6 7 5 0 1 – 8 9 1 C 2 C 3 C 4 C 8 7 , 0 8 0 , 1 9 7 , 0 2 6 , 0 9 2 , 0 5 1 , 0 7 3 , 0 5 0 , 0 5 6 , 0 0 3 , 0 9 3 , 0 4 0 , 0 2 7 , 1 3 5 , 1 5 5 , 1 7 , 0 3 li f o r P 0–1 3 – 1 0 3 – 3 5 9 – 0 3 l O A 1 C 2 C – 3 1 , 0 3 1 , 0 0 3 , 1 – 1 6 , 0 2 3 , 0 6 7 , 2 – 2 1 , 0 6 1 , 0 6 1 , 4 – 6 8 , 0 1 6 , 0 2 2 , 8 4 li f o r P 0–2 7 – 2 4 1 – 7 0 3 – 4 1 0 6 – 0 3 5 7 – 0 6 l O A 1 C 2 C 3 C 4 C – 0 4 0 , 2 3 7 , 0 2 7 , 0 7 6 , 0 – 0 0 0 0 7 3 , 1 – 0 3 , 0 8 6 , 0 4 1 , 0 2 2 , 0 0 2 , 0 – 0 3 , 0 2 7 , 2 7 8 , 0 4 9 , 0 4 2 , 2 TABELA 2. Zawartoœæ i formy siarki w badanych utworach gle-bowych

TABLE 2. Content and forms of sulfur in the studied soils

prognozowania przemian pH tych utworów w csie. Zmiany odczynu, jakie wyst¹pi¹ w gruntach za-wieraj¹cych minera³y siarczkowe, mo¿na przewidzieæ stosuj¹c np. test podatnoœci na utlenianie siarczków [Strzyszcz 1988; Wojtanowicz 2001]. Dziêki niemu dawka neutralizatora stosowanego w rekultywacji mo¿e zostaæ dostosowana do potencjalnego zakwa-szenia, zwi¹zanego z wietrzeniem du¿ych okruchów skalnych zawieraj¹cych siarczki. Takie podejœcie w przy-padku wystêpowania w gruncie zredukowanych form siarki jest lepsze ni¿ obliczanie dawki neutralizatora na podstawie metod powszechnie stosowanych w glebo-znawstwie lub chemii rolnej (np. na podstawie wartoœci kwasowoœci hydrolitycznej) [Go³da 2005].

Obecnoœæ siarki siarczanowej (tab. 2) w badanych utworach wynika³a z intensywnego wietrzenia siarcz-ków. Siarczany wystêpowa³y g³ównie w postaci gip-su oraz minera³ów z grupy jarosytu [Uzarowicz 2009], co jest typowe dla stref utleniania siarczków [m.in. Fanning et al. 2002].

W niektórych poziomach (warstwach) glebowych badanych utworów wystêpowa³y stosunkowo du¿e iloœci siarki pozosta³ej (tab. 2). W przypadku utwo-rów z Trzebini (profil 1 i 2) by³o to prawdopodobnie zwi¹zane z wysokimi zawartoœciami siarki organicz-nej, obecnej w rozdrobnionym wêglu kamiennym. W

dolnej czêœci profilu 3 z Rudek (warstwa C2), któr¹ stanowi³ osad poflotacyjny, znaczny udzia³ siarki pozosta³ej móg³ wynikaæ z obecnoœci ksantogenia-nów lub produktów ich rozk³adu. Ksantogeniany – organiczne zwi¹zki siarki – by³y u¿ywane w kopalni w Rudkach w procesie flotacji siarczków [Skawina i in. 1974].

Badane gleby technogeniczne zawiera³y metale ciê¿kie (tab. 3). Stopieñ zanieczyszczenia badanych utworów glebowych wybranymi metalami (Zn, Cd, Cu, Pb, Ni) okreœlono porównuj¹c uzyskane wyniki z wytycznymi opracowanymi w IUNG–PIB w Pu³a-wach [Kabata-Pendias i in. 1993]. Profil 1 zaliczono do grupy gleb a-g, profil 2 i 4 do grupy b-g, nato-miast profil 3 do grupy c-g. Wszystkie analizowane utwory z Trzebini i Rudek zaliczono do gleb o pod-wy¿szonych zawartoœciach Zn oraz Cd (I stopieñ za-nieczyszczenia). Profil 1 by³ œrednio zanieczyszczo-ny Cu (III stopieñ zanieczyszczenia), s³abo zanie-czyszczony Ni (II stopieñ zanieczyszczenia) oraz za-wiera³ podwy¿szone zawartoœci Pb (I stopieñ zanie-czyszczenia). Profil 2 zawiera³ podwy¿szone iloœci Cu i Pb (I stopieñ zanieczyszczenia), ponadto nie wykazywa³ zanieczyszczenia Ni (stopieñ 0). Profil 3 by³ œrednio zanieczyszczony Pb (III stopieñ zanie-czyszczenia), zawiera³ podwy¿szone zawartoœci Cu

TABELA 3. Zawartoœæ pierwiastków œladowych w badanych glebach TABLE 3. Content of trace elements in the soils studied

li f o r P el if o r P Gko³êœbæo -h t p e D ] m c [ m o i z o P n o zi r o H Zawatroœæ –Contenst[mg·kg 1 –_] n Z Cd Cu Pb Ga As Tl Sb Cr Co Ni Zr V Cs Th U 1 li f o r P 0–10 5 3 – 0 1 CC12 6797 <<00,,55 2792 13084 284 <65 <10,,51 22,,96 14100 58 3387 18266 17161 136,,97 174,,52 35,,64 2 li f o r P 0–40 6 7 – 0 4 8 9 – 6 7 5 0 1 – 8 9 1 C 2 C 3 C 4 C 4 9 5 4 1 0 8 2 9 3 9 , 0 5 , 0 < 6 , 1 5 , 0 < 5 4 3 5 1 4 3 2 7 5 4 7 5 6 7 2 5 1 8 1 6 1 7 7 1 6 5 < 5 < 3 , 1 3 , 0 1 , 0 < 8 , 0 3 7 , 7 8 , 3 5 , 0 0 7 0 8 0 7 0 4 4 6 5 3 3 2 9 2 6 2 0 1 6 0 1 8 3 1 3 2 1 8 4 1 1 0 1 1 9 8 8 0 3 1 , 0 1 2 , 2 1 5 , 0 1 3 , 3 3 , 3 1 5 , 0 1 2 , 1 1 3 , 6 7 , 4 2 , 4 6 , 4 5 , 1 3 li f o r P 0–1 3 – 1 0 3 – 3 5 9 – 0 3 l O A 1 C 2 C – 2 9 1 6 4 1 3 3 1 – 4 , 1 2 , 1 1 , 1 – 4 6 5 5 3 2 – 0 7 1 1 0 9 4 1 9 2 2 – 9 9 1 1 – 6 2 1 4 5 < – 5 , 0 3 , 7 6 , 1 – 5 , 0 9 , 2 5 , 0 < – 0 7 0 2 1 0 2 < – 7 1 7 1 4 – 0 5 7 4 6 2 – 3 4 2 1 7 2 8 1 – 9 9 0 6 1 1 2 – 9 , 4 6 , 8 5 , 0 < – 8 , 8 9 , 5 1 8 , 0 – 6 , 6 1 2 , 3 2 4 , 6 4 li f o r P 0–2 7 – 2 4 1 – 7 0 3 – 4 1 0 6 – 0 3 5 7 – 0 6 l O A 1 C 2 C 3 C 4 C – 9 1 1 6 0 1 7 4 8 5 4 5 – 3 , 1 7 , 0 5 , 0 < 5 , 0 < 5 , 0 < – 7 1 1 2 4 1 3 1 5 1 – 2 2 1 7 7 8 7 9 5 6 2 1 – 6 0 1 0 1 0 1 0 1 – 0 1 8 8 8 6 – 3 , 0 1 , 1 3 , 1 9 , 0 7 , 0 – 9 , 1 9 , 0 7 , 0 2 , 6 5 , 0 < – 0 3 0 5 0 4 0 5 0 5 – 5 2 0 4 7 9 7 – 2 4 6 4 1 2 5 2 0 2 – 9 7 1 8 0 2 2 2 2 9 2 2 1 6 2 – 8 3 2 5 0 6 9 5 8 4 – 9 , 1 4 , 3 2 , 3 4 , 3 6 , 2 – 9 , 4 7 3 , 6 8 , 6 4 , 6 – 3 , 9 1 7 , 4 1 2 , 3 2 , 3 4 , 9

Objaœnienia – Explanations: – nie oznaczono, not determined; * zawartoœci dopuszczalne wg Kabaty-Pendias i Pendiasa [1993] w mg·kg–1_:

Zn – 300, Cd – 3, Cu – 100, Pb – 100, As – 20, Sb – 10, Cr – 100, Co – 30, Ni – 100, V – 150, maximum permissible quantities of trace elements in soils according to Kabata-Pendias and Pendias [1993] in mg·kg–1_{: Zn – 300, Cd – 3, Cu – 100, Pb – 100, As – 20, Sb – 10, Cr – 100, Co – 30,}

Ni – 100, V – 150; ** brak norm reguluj¹cych dopuszczalne zawartoœci w glebach; podano zakres zawartoœci wystêpuj¹cy najczêœciej w glebach niezanieczyszczonych wg Kabaty-Pendias i Pendiasa [1993] w mg·kg–1_{: Ga – 3–12, Tl – 0,02–2,8, Zr – 90–550, Cs – 0,1–26, Th – 1,4–10, U – 0,1–2,3,}

** lack of standards regulating permissible quantities of trace elements in soils; given ranges concern quantities of trace elements most frequently occurring in uncontaminated soils according to Kabata-Pendias and Pendias [1993] in mg·kg–1_{: Ga – 3–12, Tl – 0,02–2,8, Zr – 90–550, Cs – 0,1–26,}

(I stopieñ zanieczyszczenia) oraz nie by³ zanieczysz-czony Ni (0 stopieñ zanieczyszczenia). Profil 4 z ko-lei by³ s³abo zanieczyszczony Pb (II stopieñ zanie-czyszczenia), zawiera³ podwy¿szone iloœci Ni (I sto-pieñ zanieczyszczenia) oraz nie by³ zanieczyszczony Cu (0 stopieñ zanieczyszczenia).

Zawartoœci metali œladowych, wystêpuj¹cych w badanych utworach glebowych, porównano z wytycz-nymi okreœlowytycz-nymi w Rozporz¹dzeniu Ministra Œro-dowiska z dnia 9 wrzeœnia 2002 r. w sprawie standar-dów jakoœci gleby oraz standarstandar-dów jakoœci ziemi [Rozporz¹dzenie Ministra Œrodowiska... 2002]. Ba-dane utwory zaliczono do grupy gruntów C (grunty wystêpuj¹ce m.in. na terenach przemys³owych), a zakres g³êbokoœci wziêty pod uwagê to 0–2 m ppt. Wykazano, ¿e zawartoœci As, Cr, Zn, Cd, Co, Cu i Ni we wszystkich badanych utworach glebowych, a tak-¿e iloœci Pb w wiêkszoœci badanych utworów (tj. w profilach 1, 2 i 4) nie przekracza³y wartoœci dopusz-czalnych stê¿eñ dla grupy gruntów C. Jedynie w pro-filu 3, wystêpuj¹cym na dawnych sk³adowiskach od-padów poflotacyjnych w Rudkach, zosta³y przekro-czone dopuszczalne zawartoœci dla Pb.

W glebach technogenicznych rejonu Rudek i Trze-bini wystêpowa³y pierwiastki promieniotwórcze – U i Th. W porównaniu z maksymalnymi wartoœciami podawanymi przez Kabatê-Pendias i Pendiasa [1993] (tab. 3), tj. 2,3 mg·kg–1_{, zawartoœæ uranu w warstwie}

C1 profilu 3, gdzie oznaczono najwiêksze iloœci tego pierwiastka (23,2 mg·kg–1_{), zosta³a przekroczona}

dziesiêciokrotnie. Analogiczne porównanie dla toru wykaza³o, ¿e podwy¿szone iloœci tego pierwiastka wy-stêpowa³y zarówno w profilu 3 z Rudek, jak i w obu badanych profilach z Trzebini (profil 1 i 2) (tab. 3). Z³o¿enie odpadów górniczych, zawieraj¹cych pier-wiastki promieniotwórcze na powierzchni terenu, jest powodem ich obecnoœci w utworach glebowych z rejonu Rudek. Wystêpowanie tych pierwiastków w tamtym obszarze wynika z istnienia mineralizacji ura-nowej w z³o¿u siarczków [Szecówka 1987]. Uran i tor powszechnie wystêpuj¹ w wêglach [Bojakowska i in. 2008] i st¹d wynika ich podwy¿szona zawartoœæ na ha³dzie w Trzebini.

WNIOSKI

1. Utwory glebowe, wykszta³cone z odpadów górni-czych nieczynnej KWK „Siersza” w Trzebini oraz nieczynnej kopalni pirytu „Staszic” w Rudkach, to bardzo s³abo ukszta³towane gleby technogenicz-ne zaliczotechnogenicz-ne do grupy gleb Technosols.

2. Wietrzenie siarczków w badanych utworach spo-wodowa³o ich silne zakwaszenie do pH oko³o 3, o

ile nie wystêpowa³y substancje neutralizuj¹ce kwaœny odczyn.

3. Obecnoœæ siarczków i produktów ich utleniania by³a przyczyn¹ wystêpowania du¿ych iloœci siarki ogólnej.

4. Gleby na badanych sk³adowiskach odpadów górni-czych zawiera³y podwy¿szone iloœci metali ciê¿kich i pierwiastków promieniotwórczych, co mo¿e sta-nowiæ problem w ich zagospodarowaniu ze wzglê-du na zagro¿enie toksykologiczne oraz radiacyjne.

LITERATURA

BALCERZAK E., DOBRZYÑSKI D., PARAFINIUK J. 1992. Wp³yw przeobra¿eñ mineralnych na sk³ad wód w strefie wie-trzenia ³upków pirytonoœnych w Wieœciszowicach, Rudawy Janowickie, Sudety Zachodnie, Polska. An. Soc. Geol. Pol. 62: 75–93.

BOJAKOWSKA I., LECH D., WO£KOWICZ S. 2008. Uran i tor w wêglach kamiennych i brunatnych ze z³ó¿ polskich.

Gospod. Sur. Min. 24: 53–65.

BZOWSKI Z., ZAWIŒLAK J. 2005. Aspekt œrodowiskowy wie-trzenia karboñskich odpadów górniczych wykorzystywanych do rekultywacji terenów pogórniczych w rejonie Bogdanki. Materia³y konferencyjne, Warsztaty Górnicze, Kazimierz Dolny n. Wis³¹, 20–22 czerwca 2005: 25–39.

DANG Z., LIU C., HAIGH M.J. 2002. Mobility of heavy metals associated with the natural weathering of coal mine spoils.

Environ. Poll. 118: 419–426.

FANNING D.S., RABENHORST M.C., BURCH S.N., ISLAM K.R., TANGREN S.A. 2002. Sulfides and Sulfates. [In:] Soil Mineralogy with Environmental Applications. Dixon J.B., Schulze D.G. (red.), SSSA, Madison: 229–260.

GO£DA T. 2005. Rekultywacja. Skrypty Uczelniane AGH, Kra-ków: 108 ss.

IUSS WORKING GROUP WRB 2006: World Reference Base for Soil Resources, first update 2007. World Soil Resources Reports No. 103, FAO, Rome: 132 ss.

JOHNSON D.B. 2003. Chemical and microbiological characte-ristics of mineral spoils and drainage waters at abandoned coal and metal mines. Water, Air, and Soil Poll. 3: 47–66. KABATA-PENDIAS A., PENDIAS H. 1993. Biogeochemia

pier-wiastków œladowych, PWN, Warszawa: 364 ss.

KABATA-PENDIAS A., MOTOWICKA-TERELAK T., PIO-TROWSKA M., TERELAK H., WITEK T. 1993. Ocena stop-nia zanieczyszczestop-nia gleb i roœlin metalami ciê¿kimi i siark¹, IUNG, Pu³awy: 20 ss.

KOMISJA V GENEZY, KLASYFIKACJI I KARTOGRAFII GLEB PTG 2011: Systematyka Gleb Polski, wyd. 5, Rocz.

Glebozn. 62,3: 1–193.

KRZAKLEWSKI W. 1990. Analiza dzia³alnoœci rekultywacyj-nej na terenach pogórniczych w g³ównych ga³êziach przemy-s³u wydobywczego w Polsce. Wyd. SGGW–AR, Warszawa: 80 ss.

KRZAKLEWSKI W., KOWALIK S., WÓJCIK J. 1997. Rekul-tywacja utworów toksycznie kwaœnych w górnictwie wêgla brunatnego. Monografia, Wydawnictwo MONOS, Kraków. POLSKA NORMA PN-77/G-04514.09, Oznaczenie zawartoœci

POLSKA NORMA PN-77/G-04514.11, Oznaczenie zawartoœci siarki pirytowej.

POLSKA NORMA PN-90-G-04514/16 1991, Oznaczanie zawar-toœci siarki ca³kowitej i popio³owej automatycznym analizato-rem firmy LECO. Polski Komitet Normalizacji, Miar i Jakoœci. ROZPORZ¥DZENIE MINISTRA ŒRODOWISKA z dnia 9 wrzeœnia 2002 r. w sprawie standardów jakoœci gleby oraz standardów jakoœci ziemi (Dziennik Ustaw Nr 165, Poz. 1359). SKAWINA T., TRAFAS M., GO£DA T. 1974. Rekultywacja te-renów pogórniczych kopalni pirytu „Siarkopol” w Rudkach k. Kielc. Zesz. Nauk. AGH, nr 466, Sozologia i Sozotechnika 4: 9–21.

STRZYSZCZ Z. 1978. Chemiczne przemiany utworów karboñ-skich w aspekcie biologicznej rekultywacji i zagospodarowa-nia centralnych zwa³owisk. Prace i Studia PAN, t. 19: 118 ss. STRZYSZCZ Z. 1988. Przyrodnicze podstawy rekultywacji ha³d po kopalnictwie g³êbinowym wêgla kamiennego. Zesz. Nauk. AGH, nr 1222, Sozologia i Sozotechnika 26: 159–173. SZECÓWKA M. 1987. Mineralizacja uranowa w Rudkach k.

S³upi Nowej (Góry Œwiêtokrzyskie). Prace Geologiczne PAN, 133: 91 ss.

TERELAK H., MOTOWICKA-TERELAK T., PASTERNACKI J., WILKOS S. 1988. Zawartoœæ form siarki w glebach mine-ralnych Polski. Pam. Pu³. – Prace IUNG. 91 (supl.): 5–59. UZAROWICZ £. 2009. Rola minera³ów siarczkowych w

kszta³-towaniu w³aœciwoœci utworów glebowych (Technosols) na ha³dach kopalnianych. Rozprawa doktorska, IGiGP UJ, Kra-ków: 156 ss.

UZAROWICZ £. 2011. Technogenic soils developed on mine spoils containing iron sulfides in select abandoned industrial

sites: Environmental hazards and reclamation possibilities.

Polish J. Environ. Stud. 20,3: 771–782.

UZAROWICZ £., SKIBA S. 2011. Technogenic soils developed on mine spoils containing iron sulphides: Mineral transfor-mations as an indicator of pedogenesis. Geoderma 163, 1–2: 95–108.

UZAROWICZ £., SKIBA S., SKIBA M., MICHALIK M. 2008. Mineral transformations in soils on spoil heaps of an abando-ned pyrite mine in Wieœciszowice (Rudawy Janowickie Mts., Lower Silesia). Polish J. Soil Sci. 41,2: 183–193.

VAN REEUWIJK L.P. (red.) 2002. Procedures for soil analysis, Technical Paper 9, ISRIC, Wageningen: 120 ss.

WARDA A. 2007: Ocena efektów rekultywacji Kopalni „Sta-szic” w Rudkach k. Kielc. Geomatics and Environmental

En-gineering 1,3: 181–196.

WOJTANOWICZ P. 2001. Ocena potencjalnego zakwaszenia utworów nadk³adu i zwa³owisk KWB „Be³chatów” dla po-trzeb rekultywacji. Rozprawa doktorska, WGGiIŒ AGH, Kra-ków: 122 ss.

Dr £ukasz Uzarowicz

Katedra Nauk o Œrodowisku Glebowym Wydzia³ Rolnictwa i Biologii

Szko³a G³ówna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie ul. Nowoursynowska 159, budynek 37

02-766 Warszawa