R O C Z N IK I G L E B O Z N A W C Z E , T . X X I , Z. 2, W A R S Z A W A 1970
BOHDAN DOBRZAŃSKI, JAN GLIŃSKI, MODEST MISZTAL
WPŁYW PYŁÓW Z CEMENTOWNI NA NIEKTÓRE WŁAŚCIWOŚCI GLEB
Katedra Gleboznawstwa WSR w Lublinie
WSTĘP
Wzrost uprzemysłowienia k raju wzmaga zanieczyszczanie powietrza i wód oraz w pływa na zmianę składu chemicznego gleby. W badaniach i publikacjach autorzy zajm ują się najczęściej szkodliwym oddziaływa niem na środowisko przyrodnicze produktów działalności przemysłowej (substancji gazowych, pyłów i wód pochodzących z zakładów przetw ór czych). Z tego zakresu można przytoczyć kilka publikacji [1, 6, 10]. Nie brak jest również prac określających korzystny wpływ produktów odpa dowych z przem ysłu na właściwości gleb oraz ich w artość dla rolnictwa [2, 3, 4, 7, 8, 9, 11].
A utorzy w przedstawionej publikacji omawTiają wpływ pyłów cemen towych na gleby położone w pobliżu cementowni „Przyjaźń” w W ierz bicy koło Radomia.
CHARAKTERYSTYKA OBIEKTU ORAZ ZAKRES BADAŃ I METODYKA
Cementownia „Przyjaźń” w Wierzbicy jest położona w odległości 20 km na południe od Radomia. Do eksploatacji została oddana w 1952 r., a obecnie produkuje 8% krajowego cementu. Surowcem do produkcji są w apienie zaw ierające ok. 50% CaO, w ydobywane sposobem odkrywko wym. Na tych skałach zalegają różnej miąższości osady polodowcowe, z których wykształciły się gleby typu bielicowego i pseudobielicowego o składzie mechanicznym przeważnie piasków gliniastych i glin lekkich, a tylko miejscami w ystępują piaski luźne i gliny ciężkie. Spotyka się również sporadycznie rędziny wytworzone na wychodniach skał w apien nych.
Cementownia jest usytuow ana w terenie równinnym, który jedynie w kierunku północnym podnosi się łagodnie. Najbliższe zalesienie w ystę puje w odległości 4 - 5 km od cementowni.
Rys. 1. Okolice cem entow ni „Przyjaźń” i róża wiatrów
Surroundings of the cem ent plant “Przy jaźń” and w ind rose
Miejsca do pobierania próbek glebowych ustalono w oparciu o w ie loletnią różę w iatrów dla Radomia (rys. 1), za pomocą której przedsta wiono również zasięg emisji pyłów cementowych. Wyróżniono następu jące kierunki: wschodni (E) długości 5 km, północny (N) — 3,3 km, północno-wschodni (NE) — 5,3 km, południowo-wschodni (ES) — 2,3 km, południowy (S) — 1,5 km, południowo-zachodni (SW) — 1,5 km, zachodni (W) — 2,8 km, północno-zachodni (WN) — 3,3 km. Próbki gleb pobrano w 1968 r. z każdego kierunku w odległości: pierwsza — możliwie n aj bliżej źródła emisji pyłów, następne dwie w odległości 100 m, trzy kolej ne w odstępach 200 m, następne trzy co 300 m, a pozostałe co 500 m. Próbki reprezentow ały poziomy: górny (0 - 10 cm) i głębszy (10 - 20 cm). Próbki pobierano po żniwach, ale przed podorywkami. Stąd okres aku m ulacji pyłów w górnej w arstw ie gleby był równy okresowi w egetacyj nem u roślin.
W pobranych próbkach gleb oznaczono: skład mechaniczny elem en tarny, a w próbkach z kierunku ES dodatkowo skład m ikroagregatowy metodą areom etryczną; zawartość próchnicy metodą Tiurina; kwasowość czynną i wym ienną elektrometrycznie; zawartość CaC03 metodą
Schei-W pływ ipyłów z cem entow ni n a w łaściw ości gleb 411
blera; ogólną zawartość mikroskładników w próbkach gleb z kierunku E i N m etodą analizy spektralnej [5].
OMÓWIENIE WYNIKÓW BADAŃ
Analizując skład mechaniczny (rys. 2 - 8 ) badanych gleb nie stw ier dzono w pływ u pyłów cementowni na skład mechaniczny elem entarny, natom iast z pewną ostrożnością można zwrócić uwagę, że opad pyłów powoduje agregację cząstek glebowych (tab. 1).
T a b e l a 1
Porównanie sk ła d u m echanicznego m ikroagregatow ego i elem entarnego w kierun k u SE Comparison o f m echan ical m icro a g g reg a te and elem ent c o m p o sitio n o f s o i l i n th e SE d ir e c t io n O dle
g ło ś ć od c e mentowni
Procentow a zaw artość f r a k c j i - P e rcen ta g e o f f r a c t i o n s - mm mm l w m D istance UST cement 1-0'.1 0 , 1 - 0 ,0 5 0,05-0,02 0 ,0 2 - 0 ,0 0 5 0,005-0,002 < 0 ,0 0 2 p la n t I I I I I I I I I I I I I n I I I 100 67 53 15 11 11 8 6 11 1 6 1 11 200 75 59 10 9 7 10 6 11 1 10 1 11 300 76 65 9 8 7 9 5 6 1 4 2 8 500 88 77 4 6 4 5 2 2 1 1 7 700 71 57 11 13 10 10 5 10 1 6 2 4 900 73 68 8 4 10 13 5 9 2 4 2 2 1200 75 67 9 6 8 12 6 9 1 4 1 2 1500 68 59 14 11 9 1 4 6 17 2 2 1 —
I - Sk ład m ikroagregatow y - M icroaggregate co m p o sitio n I I - Sk ład elem entarn y - Elem ent c o m p o sitio n
Zawartość próchnicy (rys. 2 - 8) w w arstw ie 0 - 1 0 cm badanych gleb waha się w granicach 0,8 - 3,5%. Więcej próchnicy znaleziono w próbkach pochodzących z pól silnie nawożonych obornikiem. Nie stwierdzono w pły wu opadu pyłów z cementowni na zawartość próchnicy w glebie.
Ilość węglanu wapnia (rys. 2 - 8) w glebach w aha się w granicach 0 - 4,33%. We wszystkich kierunkach można zauważyć zależność między zawartością C aC 03 w glebie i odległością miejsca pobrania próbki od cementowni. W m iarę w zrostu odległości od cementowni zawartość C aC 03 m aleje aż do 0. Największy zasięg emisji C aC 03 obserw uje się w kie ru n k u E i NE (3300 - 3800 m), najm niejszy — w kierunku W i SW (900 - 12Ó0 m). Zależność ta jest zgodna z częstotliwością w ystępowania w iatrów we wskazanych kierunkach.
% CijCOj
pH 6-0 100 3Ô0 500 700 300 1200 1500 1800 2300 2800 3300 Od/cgfosc odżródfa emisjipytew w m -Distance from the dust emission source m m
Rys. 3. Zmiany w łaściw ości gleb runku SE
O b ja ś n ie n ia — p a tr z r y s. 2
Changes of soil properties ale direction
Wpływ pyłów z cem entow ni na w łaściw ości gleb 4 13
% Co CO,
pH6'° ICO 300 500 700 300 1200 1500 CdiegtcïC od irûdto emisji pytôw w m Distance from the dust emission sc-jrce in m
100 300 500 700 900 1200 1500 Od/egüsc odtrôdto emisji pytûw w m ûistonce from the dust emission source in m
Rys. 4. Zmiany w łaściw ości gleb w kierunku S i SW
O b j a ś n ie n ia — p a tr z r y s. г
Changes of soil properties along S and SW
E x p la n a t io n s — s e e F ig . 2
Ю0 300 500 700 900 1200 1500 Id00 2300 2800 Ooiegtosc od zrodfo emisj) pytûw wm-D/stonce from the dust emission source in m
Rys. 5. Z m ia n y właściwości gleb w k ie ru n k u W
Objaśnienia — patrz rys. 2
Changes of soil properties along W direction
100 300 500 700 300 1200 1500 1800 2300 2800 3300 0 die g tos с od zrôdto emisji pyto w w m -Distance from the dust emission source in m
Rys. 6. Zmiany w łaściw ości gleb w kierunku NW
O b j a ś n ie n ia — p a tr z r y s . 2
Changes of soil properties along NW direction
E x p la n a t io n s — s e e F ig . 2
pH 6-0 fc=
1200 1500 1800 2300 2800 3300 3800 4300 4800 5300
OdlegtoSć odżródto emisjipytûw w m-Distance from the dust emission source in m
Rys. 7. Zmiany w łaściw ości gleb w kierunku NE
O b j a ś n ie n ia — p a tr z r y s . 2
Changes of soil properties along NE direction
Wpływ pyłów z -cementowni na właściwości gleb 415
Od leg tosc od tródfa emisji pyfûw w m O/stonce from the dust emission source m m
Rys. 8. Zmiany w łaściw ości gleb w kierunku N
O b j a ś n ie n ia — p a tr z r y s. 2
Changes of soil properties along N direction
E x p la n a t io n s — s e e F ig . 2
Rozpatrując zmiany kwasowości (rys. 2 - 8 ) czynnej i w ymiennej gleb, obserw uje się obniżenie wartości pH w obu badanych poziomach glebo w ych w m iarę zwiększania się odległości od źródła emisji pyłów. Trudno jednak na tej podstawie określić zasięg działania pyłów. Stwierdzono natomiast, że w kierunkach o mniejszej częstotliwości występowania w iatrów zmiana odczynu w m iarę oddalania się od cementowni jest gwałtowniejsza w porów naniu do kierunku częstszego występowania wiatrów. Zwraca uwagę fakt, że m aksim um alkalizacji nie w ystępuje w miejscach położonych najbliżej cementowni, chociaż zawartość w ęgla nów w tych punktach jest największa. Jest to prawdopodobnie związane z w ystępow aniem w określonych drobniejszych frakcjach granulom e- trycznych pyłów, substancji alkalizujących, które to frakcje dopiero w pewnej odległości od źródła emisji osiadają i kum ulują się w glebie.
Stwierdzono duże różnice w ogólnej zawartości mikroskładników (V, Cu, Mn, Sr, Cr i Ni) w glebach okolic cementowni w Wierzbicy (rys. 9 i 10). Różnice te w ystępują między obu w arstw am i glebowymi (0 - 10 i 1 0 -2 0 cm) oraz w poziomym rozmieszczeniu m ikroskładników w gle bach kierunków E i N. Zaobserwowano, że znaczne zwiększenie zaw ar tości tych mikroskładników w poziomie górnym w porównaniu do pozio m u głębszego koreluje z ilością C aC 03 w tym poziomie. Spośród w
ymię-Rys. 9. Zawartość mikroskładników w glebach w kierunku E
1 — p o z io m 0 - 1 0 c m , 2 — p o z io m 10 - 20 cm
Content of trace elem ents in soil along E direction
1 — h o r iz o n o f 0 - 1 0 c m , 2 — h o r iz c n o f 10 - 20 c m
nionych mikroskładników Sr i Mn okazały się najbardziej czułymi wskaźnikami zapylenia gleby. Z obu badanych kierunków w glebach kierunku F. odznaczającym się największą częstotliwością wiatrów, stwierdzono w odległości do 200 m znacznie większy wpływ zapylenia na zawartość mikroskładników w górnej w arstw ie gleby niż w kierunku N. Zwiększenie ilości tych pierwiastków w odległości powyżej 1,800 m w kierunku E jest spowodowane wpływem cech rodzajowych i gatunko wych gleb.
Stront w ykazuje największe w ahania stężeń (6 do ponad 300 ppm). Najwięcej znaleziono go w poziomie górnym gleb w kierunku E w od ległości do 300 m oraz w obu poziomach gleb w odległości 1800 - 2300 m. Dużo Sr stwierdzono również w glebach w odległości 100 m od cem en towni w kierunku N.
Mangan w ystępuje w badanych glebach w stężeniu 60 - 800 ppm. Jego koncentracja jest, podobnie jak Sr, największa w poziomie w ierzch nim gleb w kierunku E w odległości do 200 m od cementowni oraz w
od-W pływ pyłów z cem entow ni na w łaściw ości gleb 417
100200
I щ ÿ I У V0 5ü0 700 300 1200 1500 ШСО 2X0 2Ó0C JJOO
CZ] 1 Ы 2
Rys. 10. Zawartość m ikroskładników w glebach w kierunku N
1 — p o z io m 0 - 1 0 c m ,
2 — p o z io m 10 - 20 cm
Content of trace elem ents in soil along N direction
1 — h o r iz o n o f 0 - 1 0 c m ,
2 — h o r iz o n o f 10 - 20 c m
ległości 100 m w kierunku N. W glebach dalszej odległości zawartość Mn jest związana z rodzajem i gatunkiem gleby.
Wanad, miedź, chrom i nikiel w ykazują mniejsze w ahania stężeń w glebach okolic cementowni niż Sr i Mn. Zawartość V w tych glebach waha się w granicach 8,7-55,8 ppm, Cu — 3,5-20,2, Cr — 2,8-28,1 i Ni — 6.0-29,1 ppm. Zwiększenie stężenia tych mikroskładników nastę puje przede wszystkim w poziomach gleb w kierunku E na odległości do 200 m i na odległości 1800 - 4800 m.
WNIOSKI
Na podstawie przeprowadzonych badań wpływu pyłów cementowni w Wierzbicy koło Radomia na niektóre właściwości okolicznych gleb stwierdzono, że:
1. Największa zawartość C aC 03 w wierzchniej w arstw ie gleby (po
nad 4%) w ystępuje do odległości 200 m od cementowni. W m iarę wzro stu odległości od źródła emisji pyłów zawartość ta we wszystkich kie runkach m aleje do zera, przy czym najdalszy zasięg występowania C aC 03 stwierdzono w kierunkach o największej częstotliwości występowania wiatrów.
2. Opad pyłów cem entowni wpływ a na zwiększenie agregacji cząstek glebowych.
3. Zmiany odczynu gleb nie są ściśle skorelowane z ilością C aC 03; m aksimum alkalizacji nie w ystępuje w miejscach położonych najbliżej cementowni, lecz w dalszej odległości (100 - 200 m). W m iarę oddalania się od źródła emisji pyłów obserwuje się w zrost kwasowości gleb.
4. Zawartość mikroskładników (V, Cu, Mn, Sr, Cr i Ni) w badanych glebach różnicuje się pod wpływ em pyłów cementowni oraz naturalnej zasobności gleb, w ynikającej z ich cech gatunkowych i rodzajowych. Wynosi ona dla Sr 6 do ponad 300 ppm, dla Mn — 60 - 800 ppm, dla V — 8,7 - 55,8 ppm, dla Cu — 3,5 - 20,2 ppm, dla Cr — 2,8 - 28,1 ppm i dla Ni — 6,0 - 29,1 ppm.
5. Szczególnie czułym wskaźnikiem zapylenia okazał się Sr i Mn. Stężenie Sr w wierzchniej w arstw ie gleby kierunku E pod wpływ em zapylenia wzrosło w ciągu okresu wegetacyjnego kilkadziesiąt razy, a Mn kilkakrotnie w porówaniu z poziomem głębszym. Zawartość pozo stałych mikroskładników wzrosła pod wpływ em zapylenia w glebach sąsiadujących z cementownią, ale w mniejszym stopniu niż Sr i Mn.
LITERATURA
[1] B o j a r s k i Z., К a m i e n i e с k i P., S k a w i n a T.: Charakterystyka i ocena szkodliwego oddziaływania przemysłu na lasy. Biuletyn PAN, 1965.
[2] C h o j n a c k i A.: Badania składu chemicznego wód opadowych w Polsce. Część I — 1964. Pam. puł., z. 24, 1967, 287 - 290.
[3] C h o j n a c k i A.: Badanie składu chemicznego wód opadowych w Polsce. Część II — 1965 r. Pam. puł., z. 29, 1967, s. 161 - 170.
[4] C h o j n a c k i A.: W yniki badań składu chemicznego wód opadowych w Pol sce. Część III — 1966 r. Pam. puł., z. 29, 1967, s. 17,1 - 184.
[5] G l i ń s k i J., G r a j p e l A.: Zastosowanie m etody przesypu oraz jednego do datku w spektralnej analizie gleb. Chem. anal., 10, 1965, s. 681 - 686.
[6] J a k u b c z a k Z., K o t e r T., S i u t a J.: W pływ em isji przem ysłowych na roślinność leśną w rejonie Puław. Postępy Nauk roi., nr 5 (113), s. 75 - 87, 1968. [7] L i t y ń s k i T.: Pyły kom inowe z cem entowni i ich wartość dla rolnictwa.
Zesz. nauk. WSR w Krakowie. Roi., z. 4, 1958, s. 3 - 27.
[8] L i t y ń s k i T., G o r 1 a с h K.: Wartość nawozowa pyłów odlotowych z ce m entowni w zależności od odczynu gleby. Rocz. Nauk roi., 90-A -l, 1965, s. 113 - 130.
[9] L i t y ń s k i T., M a z u r K.: Pyły odlotowe z cem entowni jako nawóz pota sowy pod buraki cukrowe. Acta agr. silv. Ser. roi., 3, 1963, s. 49 - 73.
flO] S i u t a J.: Badania nad zmianami warunków przyrodniczych i rolniczych w strefie zanieczyszczeń atmosfery rejonu puławskiego. Post. Nauk roi., nr 5
(113), 1968, s. 65 - 73.
[11] S k a w i n a T., W ą c h a l e w s k i T.: Pierw iastki śladowe w glebach Górno śląskiego Okręgu Przem ysłowego. Biuletyn nr 5. M ateriały Mdędzyn. Sympoz. rekultyw acji terenów poprzemysłowych. K atow ice 12 - 17.X.1965. Zakład Naro dowy im. Ossolińskich, Wyd. PAN, s. 235 - 245.
Wpływ pyłów z cementowni na właściwości gleb 419 Б . Д О Б Ж А Н Ь С К И , Я. Г Л И Н Ь С К И , М . М И Ш Т А Л Ь ВЛИЯНИЕ ПЫЛИ И З ЦЕМЕНТНОГО ЗАВОДА НА НЕКОТОРЫЕ СВОЙСТВА ПОЧВ К а ф е д р а П о ч в о в е д е н и я , В ы с ш а я С е л ь с к о х о з я й с т в е н н а я Ш к о л а г. Л ю б л и н Р е з ю м е Испытывалось влияние цементной пыли на почвы залегающ ие вблизи це ментного завода „Пжиязнь” в м. Вежбица около г. Радом. Образцы почвы для анализа были отобраны из горизонтов 0 - 1 0 и 1 0 - 2 0 ом в местностях располо ж енны х в 8 направлениях розы ветров. Б этих образцах определяли: м еха нический состав, гумус, pH, СаСОз, валовое содерж ание V, Cu, Mn, Sr и Ni. Установлено что: — Самое высокое содерж ание СаСОз (выше 4%: в поверхностном слое почв выступает на расстоянии 200 м от цементного завода. С увеличением отдален ности это содерж ание во всех направлениях уменьшается до нуля, при чем найбольший диапазон дальности СаСОз обнаружено в направлении господству ющих ветров. — Опад цементной пыли повышает агрегатность почвенных частиц. — Смещение реакции почв не оказывает тесной корреляции с количеством СаСОз — максимум щелочности обнаруживается не в непосредственной бли зости цементного завода, но на некотором о него расстоянии (100 - 200 м), по мере дальнейшего роста отдаленности от источника эмитирования пыли на блюдается повышение почвенной кислотности. — Содержание микроэлементов (V, Cu, Mn, Sr, Cr, Ni) в исследованных почвах диф ференцируется под влиянием пыли цементного завода и естествен ной обеспеченности почв микроэлементами, свойственной данной почвенной разновидности. Особенно хорошим показателем запыленности оказалось со держ ание Sr и Мп. В . D O B R Z A Ń S K I, J. G L IŃ S K I, М. M IS Z T A L EFFECT o f c e m e n t p l a n t d u s t s o n s o m e p r o p e r t i e s o f s o i l s D e p a r tm e n t o f P e d o l o g y C o lle g e o f A g r ic u lt u r e in L u b lin S u m m a r y
The effect of cem ent dusts on soils situated in the vicinity of the cem ent plant “Przyjaźń” at Wierzbica near Radom was investigated. Soil sam ples for the analyses were taken from the horizons 0- 1 0 and 1 0 - 2 0 cm at the places situated along 8
wind rose directions. In th e sam ples m echanical composition, humus content, pH, C aC 03, total V, Си, Mn, Sr, Cr, and Ni content were determined. It has been found that:
— The highest C aC 03 content in the upper soil layer (over 4%) can be found w ithin the distance of 200 m from the plant. Along w ith the distance increase from the cement plant this content dropped down to zero, and the farthest reach of C aC 03 occurrence has been found along the directions of most frequent winds.
— The cement dust fall causes an increase of soil particles aggregation.
— Soil reaction changes do not show any closer correlation with C aC 03
content — the m aximal alkalization did not occur at the places next to the cement plant, but at some further distances (100 - 200 m), along with moving off the dust em ission source an increase of soil acidity could be observed.
— The content of trace elem ents (V, Cu; Mn? Sr, Cr, Ni) in the soils exam ined would change under the influence of cement dusts and of their natural content in soils, depending on soil type and kind. Particularly sensitive dust content indices appeared to be Sr and Mn.
.Adres Wpłynęło do PTG w listopadzie 1969 r.
prof. dr Bohdan Dobrzański K atedra G leboznaw stwa WSR Lublin, S. Leszczyńskiego 9
