Akumulacja Zn, Pb, Cu i Cd w glebach antropogenicznych Warszawy

(1)

R O C Z N IK I G L E B O Z N A W C Z E T O M L IV N R 4 W A R S Z A W A 2 0 0 3 : 7 7 - 8 1

K R Y STY N A CZARNOWSKA* TER ESA K O ZA N EC K A

A K U M U L A C JA Zn, Pb, Cu i Cd

W G L E B A C H A N T R O P O G E N IC Z N Y C H W A R S Z A W Y

ACCUM ULATION OF Zn, Pb, Cu A ND Cd

IN ANTHROPOGENIC SOILS OF W ARSAW

K atedra N auk o Środow isku Glebow ym , Zakład G leboznaw stw a SG G W w W arszaw ie

A b stra c t: T he present paper refers to the study on Zn, Pb, Cu and C d concentration in soils situated

along com m unication routes o f the W arsaw agglom eration. C onsidering tw enty years period covered by the present study the level o f contam ination o f studied soils w ith lead has doubled, w hile the concentration o f zinc, copper and cadm ium in soils has been stable.

Słow a k lu czo w e: gleba, cynk, m iedź, ołów , kadm , zanieczyszczenia. K ey w o rd s: soil, zinc, copper, lead, cadm ium , pollution.

WSTĘP

W literaturze przedm iotu pośw ięca się w iele uwagi oddziaływ aniu zanieczyszczeń kom unikacyjnych w m iastach na antropogenizację środow iska przyrodniczego. W ie loletnie badania prow adzone na terenie W arszaw y wskazały na zależność m iędzy stopniem zanieczyszczeń kom unikacyjnych pow ietrza gazam i i pyłam i a zm ianam i w łaściw ości fizykochem icznych gleb zieleńców i akum ulację niektórych m etali śla dow ych w glebach [C zarnow ska 1980; C zarnow ska, K onecka-B etley 1977; D obrzań ski i in. 1975; K onecka-B etley i in. 1984; Łakom ieć 1984; Pitchel i in. 1997].

C elem pracy było zbadanie, po 20 latach, zaw artości Zn, Pb, Cu i Cd w w ierzchniej w arstw ie gleb antropogenicznych zieleńców W arszaw y położonych w zdłuż central nych ulic m iasta.

MATERIAŁ I METODY

Badaniam i objęto trzy parki położone przy głównych ulicach stolicy. Stanow iska przekrojow e w parkach rozm ieszczono następująco: Park Praski: przy ulicy, 25, 50, 200 m od Al. Solidarności; Ogród Saski: 5, 50, 200 m od ul. M arszałkow skiej; Park C m entarz M auzoleum Żołnierzy Radzieckich: przy ulicy, 25, 50, 120 i 200 m od Al.

(2)

78

К. C zarnow ska, T, K oza necka

R Y S U N E K 1. R o zm ieszczenie pow ierzchni badaw czych: - F IG U R E 1. L ocation o f study areas: 1 - Al. S olidarności/ Park Praski, 2 - ul. M arszałkow ska/ O gród Saski, 3 - Al. Ż w irki i W igury/P ark, 4 - Las M łociński, 5 - Las B ielański, 6 - Al. K rasińskiego/P ark Ż erom skiego, 7 - ul. A n d ersa/ P ark K rasińskich, 8 - K rakow skie P rzedm ieście/ Park, 9 - PI. T rzech K rzyży/Park, 10 - Al. U jazdow skie/P ark, 11 - ul. Puław ska/ K rólikarnia Park, 12 - ul. N ow oursynow ska, 13 - Las K abacki

Żw irki i W igury [Konecka-Betley i in. 1984]. Uwzględniono rów nież pow ierzchnie położone w zdłuż trasy kom unikacyjnej przecinającej m iasto z północy na południe od M łocin do Kabat [C zarnow ska i in. 1983]. Z każdej pow ierzchni w tym transekcie pobierano próbki gleby z dwóch miejsc: jedn ą z traw nika, około 2 m od brzegu jezdni, d r u g ą - z m iejsca oddalonego 100 m o d jezdni (rys. 1). A nalizow ana próbka glebow a była średnią z 4 próbek pobranych z każdej pow ierzchni, z warstwy 0 -1 0 cm.

Próbki gleby po wysuszeniu i przesianiu przez sito perlonow e o średnicy 1 mm, utarciu w m łynie agatow ym i zm ineralizow aniu na sucho m aterii organicznej w temp. 480-500°C , traw iono na gorąco 20% HC1 w roztw arzaczu m ikrofalow ym Ethos PLUS M ilestone. W uzyskanych roztw orach oznaczono zaw artość Zn, Pb, Cu i Cd techniką atom ow ej spektrofotom etrii absorpcyjnej (ASA) w aparacie P erkin-Elm er 2100.

W skaźniki nagrom adzenia metali śladow ych obliczono jako stosunek średniej zaw artości danego pierw iastka w glebie zanieczyszczonej do tła geochem icznego, które wynosi [w mg/kg]: Zn - 3 0 ,0 , Pb - 9 ,8 , Cu -7 ,1 i C d - 0 ,1 8 [C zarnow ska 1996].

(3)

A k u m u la c ja Zn, Pb, Cu i C d w gleb a ch a n trop og enicznych . 79

WYNIKI I DYSKUSJA

Zawartość Zn, Pb, Cu i Cd w poziomie wierzchnim (A) była znacznie zróżnicowana, co wynika z usytuowania badanych powierzchni (tab. 1 i 2). Gleby zieleńców i parków z terenów zurbanizowanych, położone w sąsiedztwie ulic o dużym natężeniu ruchu zostały w znacznym stopniu zanieczyszczone omawianymi metalami śladowymi.

O bszary Lasu M łocińskiego (tab. 2, poz. 13) położone na północnych peryferiach m iasta, zostały w niew ielkim stopniu zanieczyszczone cynkiem , ołow iem i kadm em . Gleby Lasu K abackiego, usytuow anego na południu W arszaw y zaw ierały naturalne ilości cynku, ołowiu i m iedzi (tab. 2, poz. 28).

Z badań Skorupskiego [1984] wynika, że istnieje wyraźny spadek w szystkich zanieczyszczeń pow ietrza na terenach zieleni w funkcji odległości od arterii kom uni kacyjnych. W dużych skupiskach zieleni na terenie W arszaw y spadek stężenia zanie czyszczeń pyłow ych i gazow ych w ynosił w odległości 130-150 m od kraw ędzi jezdni 8 0 -9 0 % ich pierw otnej ilości. W m niejszym skupisku zieleni, np. O gród Saski, spadek zaw artości zanieczyszczeń wraz z odległością nie przekraczał 2 0 -3 0 % wartości zanieczyszczeń przy brzegu jezdni.

Przedstaw ione wyniki zawartości metali śladowych w glebach trzech kom pleksów zieleni nie potw ierdzają w pełni powyższej zależności (tab. 1). W ynika to bow iem z w ieloletniego oddziaływ ania zanieczyszczeń kom unikacyjnych na gleby, a tym sa m ym na akum ulację metali śladowych. Zaw artość miedzi w Parku Praskim w odle głości 200 m od Al. Solidarności układała się na zbliżonym poziom ie jak w glebach przy ulicy (tab. 1, poz. 1, 4). N atom iast w glebach z Parku przy Al. Żwirki i W igury, zaw artość m iedzi w tej odległości zm alała około trzykrotnie, zaś ołowiu - około dziesięciokrotnie w stosunku do ilości w glebach położonych przy ulicy (tab. 1, poz. 8 i 12). Należy nadm ienić, że park ten jest oddzielony od arterii kom unikacyjnej,

w ysokim i gęstym żyw opłotem . W O grodzie Saskim , w odległości 150 m od ul.

T A B E L A 1. Z aw artość Zn, Pb, Cu i Cd w glebach parków W arszaw y w układach transektow ych T A B L E 1. C ontent o f Zn, Pb, Cu and Cd in the soils o f W arsaw (street - park)

N r L okalizacja - Locality Zn Pb Cu Cd

O dległość od ulicy - D istance from street _{[m g/kg s.m.]}

1

Al. Solidarności/P ark Praski

- przy ulicy - near street 352 186 70,3 2,06

2 - 25 m 283 174 55,5 2,10

3 - 50 m 256 64 49,3 1,88

4 - 2 0 0 m 144 74 64,4 0,98

5

ul. M arszałkow ska/O gród Saski

- 5 m 325 155 105,8 2,34

6 - 50 m 230 88 64,0 1,12

7 - 150 m 100 39 21,9 0,86

8

Al. Ż w irki i W igury /Park

- przy jezd n i - near street 329 246 37,4 2,46

9 - 25 m 243 87 22,5 1,86

10 - 50 m 180 51 15,9 0,94

11 - 120 m 168 21 12,2 0,80

(4)

80 К. C za rn o w ska, T, K oza n ecka

M arszałkow skiej, zaw artość miedzi zm niejszyła się około 5-krotnie, ołowiu - około 4-krotnie, cynku - 3,5-krotnie, kadm u 2,7-krotnie w porów naniu z pow ierzchnią położoną 5 m od jezdni (tab. 1, poz. 5 i 7).

Z aw artość badanych m etali w glebach położonych w zdłuż arterii kom unikacyjnej północ-południe zm niejsza się wraz z odległością od ulicy (tab. 2). Zaw artość ołowiu w glebach z odległości 100 m od ulicy zm niejszyła się od 2,9- do 8,2-krotnie, kadm u - od 1,5- do 4,9 -krotnie, miedzi od 1,4- do 3,5-krotnie i cynku - od 1,5- do 2 ,6-krotnie

w porów naniu z glebam i położonym i przy ulicy.

Zaw artość Zn, Pb, Cu i Cd w warstwie pow ierzchniow ej gleb z poszczególnych pow ierzchni odznaczała się dużymi wahaniam i (tab. 1 i 2). Postanow iono więc prześledzić stopień zanieczyszczenia gleb cynkiem , ołowiem , m iedzią i kadm em na podstaw ie ich średniej zawartości. O bliczono w skaźnik nagrom adzenia poszczegól nych metali śladowych. W skaźnik ten w glebach z sąsiedztw a ulic układał się następująco : Pb (21,8) > Zn = Cd ( 11,3) > Cu (8,5), zaś w glebach z dalszej odległości:

Pb = Zn (4,6) > Cd (4,1 ) > Cu (3,1 ).

U zyskane obecnie wyniki porów nano z danym i z roku 1980 [C zarnow ska 1980]. W okresie dw udziestolecia zanieczyszczenie ołowiem gleb zieleńców przyulicznych

T A B E L A 2. Z aw artość Zn, Pb, Cu i Cd w glebach w zdłuż arterii kom unikacyjnej północ-południe T A B L E 2. C ontent o f Zn, Pb, Cu and Cd in soils along traffic arteries o f W arsaw (N orth-S outh)

N r L okalizacja - L ocality Zn Pb Cu Cd

O dległość od ulicy - D istance from street _{[m g/kg s.m .l}

13 Las M łociński - Forest 108 37 10,0 0,74

14 Las B ielański - Forest 68 42 8,8 0,56

Al. K rasińskiego/P ark Ż erom skiego

15 - przy ulicy - near street 280 198 38,1 2,48

16 - 100 m 109 24 15,4 0,50

ul. A ndersa/P ark K rasińskich

18 - 100 m 185 40 35,9 0,92

K rako w s к i e Przed m ieści e/Park

20 - 100 m 215 93 39,2 1,36

PI. T rzech K rzyży/Park

22 - 100 m 145 69 32,3 1,14

Al. U jazdow skie/P ark

24 - 100 m 117 42 17,5 0,54

ul. P uław ska/K rólikarnia Park

26 - 100 m 139 44 29,7 0,66

N ow oursynow ska

28 Las K abacki - Forest 20 1 1 4,9 0,44

(5)

A k u m u la c ja Z n, Pb, Cu i C d w g leba ch antro p o g en iczn ych ... 81

W arszaw y wzrosło ponad dw ukrotnie, natom iast zanieczyszczenie tych gleb cynkiem , m iedzią i kadm em pozostało na podobnym poziom ie. Zbliżone wyniki uzyskano w pracy, dotyczącej zaw artości metali śladowych w glebach zieleńców z innych dzielnic W arszaw y [C zarnow ska 1999].

N iniejsza praca zam yka cykl wieloletnich badań nad akum ulacją niektórych m etali ciężkich w środow isku przyrodniczym W arszawy.

WNIOSKI

1. W w ierzchniej w arstw ie 0 -1 0 cm gleb zieleńców stw ierdzono dużą akum ulację Zn, Pb, Cu i Cd. Zaw artość tych metali zm niejsza się wraz z odległością od arterii kom unikacyjnych.

2. W okresie dw udziestolecia zanieczyszczenie ołowiem gleb zieleńców przyulicz nych w zrosło dw ukrotnie, zaś zanieczyszczenie tych gleb cynkiem , m iedzią i kadm em pozostało na podobnym poziom ie.

3. Średni wskaźnik nagrom adzenia badanych metali w glebach zieleńców przyulicz

nych wynosi: Pb (21,8) > Zn = Cd (11,3) > Cu (8,5), zaś w glebach z dalszych odległości: Pb = Zn (4,5) > Cd (4,1) > Cu (3,1).

LITERATURA

C Z A R N O W S K A K. 1980: Poziom niektórych m etali ciężkich w glebach, roślinach i niektórych zw ierzętach na terenie W arszaw y. Roczn. G lebozn. 31(1): 7 7 -1 1 5 .

C Z A R N O W S K A K. 1996: O gólna zaw artość m etali ciężkich w skałach m acierzystych ja k o tło geochem iczne gleb. R oczn.G lebozn. 47 (supl.): 4 3 -5 0 .

C Z A R N O W S K A K. 1999: M etale ciężkie w glebach zieleńców W arszaw y. Roczn. G lebozn. 50(1/2), 1 :3 1 -4 0 .

C Z A R N O W S K A K., K O N E C K A -B E T L E Y K. 1977: W pływ zanieczyszczeń atm osfery na w ła ściw ości gleb i akum ulację m etali ciężkich w glebach i roślinach na terenie W arszaw y. C złow iek

i Ś rodow isko 1(4): 7 3 -9 0 .

C Z A R N O W S K A K., G W O R E K B ., K O Z A N E C K A T., L A T U S Z E K B ., S Z A F R A Ń S K A E. 1983: H eavy m etals content in soil as indicator o f urbanization. Pol. Ecol. Stud. 9 (1 -2 ): 6 3 -6 9 . D O B R Z A Ń S K I В., C Z A R N O W S K A K., C Z E R W IŃ S K I Z., K O N E C K A -B E T L E Y K.,

P R A C Z J. 1975: B adania gleboznaw cze Parku Ł azienkow skiego w W arszaw ie w naw iązaniu do ochrony środow iska. Cz. II. W pływ aglom eracji m iejskiej na gleby i rośliny. R o cz. N auk

Roln., Seria A 101(1): 141-158.

K O N E C K A -B E T L E Y K., K ĘPK A M ., C Z A R N O W S K A K., C Z E R W IŃ S K I Z. 1984: Z m iany fizykochem iczne gleb zieleńców W arszaw y ja k o jed en z przejaw ów ew olucji środow iska. W: W pływ zieleni na kształtow anie środow iska m iejskiego. PW N W arszaw a: 125-144.

Ł A K O M IE Ć I. 1984: Substancja organiczna gleb zieleńców i parków w arszaw skich. W: W pływ zieleni na kształtow anie środow iska m iejskiego. PW N W arszaw a: 145-150.

P IT C H E L J., S A W Y E R R H .T., C Z A R N O W S K A K. 1997: Spatial and term oral d istribution o f m etals in soils in W arsaw , Poland. Environ. Pollut. 98(2): 169-174.

SK O R U P S K I W . 1984: W yniki badań nad składem pow ietrza atm osferycznego na terenach zieleni i ulicach m iejskich w W arszaw ie. W: W pływ zieleni na kształtow anie środow iska m iejskiego. PW N W arszaw a: 9 5 -1 2 2 .

P raca w p łyn ęła do red a kcji w m a rcu 20 0 3 r.

P rof. d r hab, K r y sty n a C za rn o w sk a

K a te d ra N a u k o Ś ro d o w is k u G leb o w ym , Z a k ła d G le b o zn a w stw a , S G G W 0 2 -7 7 6 W a rsza w a , ul. N o w o u r s y n o w s k a 159

(6)