Metale ciężkie w glebach powierzchni wzorcowych (GPW) w Puszczy Białej

ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE TOM LI NR 3/4 WARSZAWA 2000:85-95

WOJCIECH KWASOWSKI, JÓZEF CHOJNICKI, MAŁGORZATA OKOŁOWICZ, TERESA KOZANECKA

METALE CIĘŻKIE W GLEBACH POWIERZCHNI

WZORCOWYCH (GPW) W PUSZCZY BIAŁEJ

Katedra Nauk o Środowisku Glebowym, Zakład Gleboznawstwa SGGW w Warszawie

WSTĘP

Pierw iastki śladow e w glebach są jednym z kryteriów oceny zm ian w środo­ wisku. N agrom adzenie oraz ich rozm ieszczenie w profilu glebow ym je s t zależne od trzech czynników : litogenicznego, pedogenicznego i antropogenicznego. D zia­ łalność gospodarcza człow ieka zdecydow anie w pływ a na zw iększenie ich stęże­ nia w glebach, co m oże spow odow ać pobieranie tych składników przez organizm y żyw e w ilościach nadm iernych. K ońcow ym efektem m oże być naruszenie bioche­ m icznej rów now agi i w łączenie metali ciężkich do innych elem entów biosfery. O kreślenie więc zawartości i profilow ego rozm ieszczenia pierw iastków ślado­ w ych w glebach jest odzw ierciedleniem aktualnego stanu środow iska przyrodni­ czego.

C elem pracy było określenie wpływu działalności człow ieka na gleby Puszczy Białej poprzez ocenę zawartości metali ciężkich w glebach. Badano rów nież w pływ niektórych w łaściw ości gleb i zachodzących w nich procesów glebotw ór- czych na zaw artość i rozm ieszczenie w profilu badanych pierw iastków .

MATERIAŁ I METODY

B adania przeprow adzono w glebach Pow ierzchni W zorcow ych Lasów P ań­ stw ow ych, nadleśnictw W yszków i Ostrów M azow iecka. G lebowe Pow ierzchnie W zorcow e (GPW ) zostały w ytypow ane przez nadleśnictw a w końcu lat siedem ­ dziesiątych na podstaw ie w cześniejszego opracow ania pt. „Zasady zagospodaro­ w ania i urządzania glebow ych powierzchni w zorcow ych w lasach państw ow ych” przygotow anego przez Podkom isję Gleb Leśnych V Kom isji Polskiego T ow arzy­ stw a G leboznaw czego. Cel GPW [Prusinkiew icz i in. 1977, Prusinkiew icz 1988, Zielony i Chojnicki 1996] polegał na zabezpieczeniu wzorców gleb typow ych dla danego regionu przed sztucznie wyw ołanym i zm ianam i w ich m orfologii oraz w łaściw ościach fizycznych, chem icznych i biologicznych. Była to odpow iedź na postępującą degradację środow iska oraz wzrastające w lasach naw ożenie m

ine-86 W. Kwasowski, J. Chojnicki, M. Okolowicz, T. Kozanecka

ralne, stosow anie insektycydów i innych szkodliwych substancji chem icznych oraz odw adniające m elioracje wodne.

Na obszarze badanych powierzchni dom inow ały: gleby rdzaw e, opadow o-gle- jo w e, gruntow o-glejow e, czarne ziem ie i glejobielicow e. Na terenie najniżej położonym najczęściej w ystępow ały płytkie gleby torfow o-m urszow e. Gleby rdzaw e i czarne ziem ie wytw orzyły się z piasków słabo gliniastych, natom iast gleby glejow e i glejobielicow e wykazywały uziarnienie glin lekkich odgórnie spłaszczonych.

Próbki glebow e pobrano z czternastu profili. Pierw iastki śladow e i żelazo w glebie oznaczono w 2 0% kwasie solnym po uprzednim spopieleniu substancji

organicznej w tem peraturze 500°C. Zaw artość badanych pierw iastków oznaczono techniką ASA. Skład granulom etryczny gleb określono m etodą areom etryczną C asagrande’a w m odyfikacji Prószyńskiego. Substancję organiczną oznaczono m etodą Tiurina. U zyskane wyniki opracow ano statystycznie i przedstaw iono w postaci w spółczynników korelacji liniowej (r).

WYNIKI BADAŃ

A nalizow ane gleby wykazywały zaw artość m anganu rozpuszczalnego w 20% HC1 w zakresie od 1 1 do 1340 m g/kg s.m. W e wszystkich typach badanych gleb m ineralnych pierw iastek ten w ykazuje w yraźną akum ulację w poziom ach ściółki. W tych poziom ach jest go od 2- do 42-krotnie więcej niż w skale m acierzystej. Podobnie w glebach torfow o-m urszow ych odnotowano nieznaczną koncentracje tego m etalu w poziom ach w ierzchnich, a w skaźnik rozm ieszczenia w yliczony ze stosunku zaw artości pierw iastka w danym poziom ie do jeg o zawartości w skale m acierzystej w ynosił 1,4. A naliza statystyczna nie w ykazała zależności pom iędzy ilością m anganu a ilością części spław ialnych i węgla organicznego.

Zaw artość cynku w badanych glebach waha się od 9 do 140 m g/kg s.m. W glebach rdzaw ych w łaściwych, czarnych ziem iach, glebie glejobielicow ej w łaści­ wej i gruntow o-glejow ej najw iększa koncentracja Zn przypada na w ierzchnie poziom y organiczne O i poziom y m ineralno-organiczne A. W poziom ach ściółki gleb rdzaw ych w skaźnik rozm ieszczenia mieści się w granicach od 1,55 do 6,78, w czarnych ziem iach od 1,12 do 5,00, w glebie glejobielicow ej 2,61, a gruntow o- glejowej 3,29. W poziom ach akumulacji próchnicy czarnych ziem zauw aża się rów nież tendencję do biologicznej akumulacji cynku, a wskaźnik jego nagrom a­ dzenia wynosi 1,06-2,48. W e wszystkich glebach m ineralnych w spółczynniki korelacji w skazują na dodatnią zależność pom iędzy ilością cynku i części spła­ w ialnych (tab. 2). O dm ienną sytuację stw ierdzono w glebie opadow o-glejow ej profilu 9, gdzie najwięcej cynku znajduje się w poziom ie glejow ym IIGg. W glebach organicznych nie stw ierdzono kum ulacji cynku, a najw iększe jeg o ilości odnotow ano w poziom ie skały podścielającej DG.

W analizow anych glebach zaw artość m iedzi wahała się od 1,2 do 16,1 m g/kg s.m. gleby. W e w szystkich glebach m ineralnych stw ierdzono tendencję do aku­ m ulacji m iedzi w poziom ach organicznych O, a w skaźnik rozm ieszczenia w aha się od 1,39 do 5,93 (tab. 1).

R ozm ieszczenie ołowiu w profilach glebow ych jest zbliżone do rozm ieszcze­ nia m iedzi. N ajw iększą jeg o koncentrację stw ierdza się w poziom ach organicz­ nych O, w których jest od ok. 2- do 1 1 -krotnie więcej ołowiu niż w skale

TABELA 1. Zawartość, wskaźnik rozmieszczenia pierwiastków śladowych i żelaza w glebach oraz niektóre ich w łaściw ości fizyko-chem iczne TABLE 1 Content, distribution index o f trace elem ents and iron in soils and som e o f their physico-chem ical properties

No* Głębokość Depth [cm] Poziom genety­ czny Genetic horizon Fe Mn Zn Cu Pb Cr Cd Fe Mn Zn Cu Pb Cr Cd C-org Frakcja 0<O,O2 Fraction 0<O,O2 [%] [mg/kg s.m. - of d.m.] wskaźnik rozmieszczenia** [%]

Gleby rdzawe właściwe - proper rusty soils

1. 0-1 Ol 0,12 610 28 7,3 20 15 0,50 0,44 12,20 1,55 3,48 5,71 2,14 3,33 29,59 -1-7 Ofh 0,21 123 16 4,7 29 8 0,50 0,78 2,46 0,89 2,24 8,29 1,14 3,33 19,23 -7-17 A 0,21 54 24 6,3 11 6 0,16 0,78 1,08 1,33 3,00 3,14 0,86 1,07 2,26 10 17-54 Bv 0,31 67 25 2,1 4 7 0,20 1,15 1,34 1,38 1,00 1,14 1,00 1,33 0,46 7 54-70 BvC 0,36 73 21 2,2 4 8 0,16 - - - - - - - 0,13 6 70-100 С 0,18 27 15 2,0 3 6 0,14 - - - - - - - 0,02 2 2. 0-1 Ol 0,12 1075 122 7,8 19 17 1,00 0,60 32,58 6,78 1,39 3,80 2,83 3,13 31,02 -1-2 Ofh 0,23 290 54 5,2 29 16 0,70 1,15 8,79 3,00 0,93 5,80 2,67 2,19 20,43 -2-10 A 0,22 51 24 4,8 20 4 0,16 1,10 1,54 1,33 0,86 4,00 0,67 0,50 2,65 10 10-18 Bvl 0,38 89 24 2,3 7 5 0,22 1,90 2,70 1,33 0,41 1,40 0,83 0,69 0,78 6 18-45 Bv2 0,38 47 32 2,5 5 6 0,40 1,90 1,42 1,78 0,45 1,00 1,00 1,25 0,26 3 45-80 С 0,20 33 18 5,6 5 6 0,32 - - - - - - - 0,06 6 3. 0-1 Ol 0,10 560 67 8,7 20 10 0,90 0,39 12,73 3,83 4,05 5,00 1,43 5,00 32,60 -1-2 Ofh 0,19 625 75 7,9 36 7 1,10 0,74 14,20 4,29 3,67 9,00 1,00 6,11 27,70 -2-9 A 0,23 44 24 1,9 10 5 0,26 0,90 1,00 1,37 0,88 2,50 0,71 1,44 1,63 9 9-17 Bvl 0,32 48 25 1,7 4 5 0,27 1,25 1,09 1,43 0,79 1,00 0,71 1,50 0,50 8 17-35 Bv2 0,30 50 18 2,7 4 6 0,18 1,18 1,14 1,03 1,26 1,00 0,86 1,00 0,16 6 35-55 Bv3 0,29 57 17 2,0 4 5 0,16 1,14 1,29 0,97 0,93 1,00 0,71 0,89 0,10 5 55-110 Bv3C 0,30 47 17 2,1 4 7 0,17 - - - 0,13 4 110-150 С 0,21 41 18 2,2 4 7 0,19 - - - - - - - 0,07 1

*No - Profil - Profile No

** Wskaźnik rozmieszczenia obliczony ze stosunku zawartości pierwiastka w danym poziomie do jego średniej zawartości w skale macierzystej - Distribu­ tion index calculated on the basis of ratio of element in the given horizon to its mean content in parent rock.

M et al e ci ęż ki e w gl eb a ch p o w ie rz c h n i w zo rc o w y c h (G P W ) w P u sz cz y B ia łe [___________________

TABELA 1 cd. - TABLE 1 continued oo Oc No* Głębokość Depth [cm] Poziom genety­ czny Genetic horizon Fe Mn Zn Cu Pb Cr Cd Fe Mn Zn Cu Pb Cr Cd C-org Frakcja 0<O,O2 Fraction 0<O,O2 [%] [mg/kg s.m. - of d.m.] wskaźnik rozmieszczenia** [%]

Gleba glejobielicowa - podzolic gley soil

4. 0-1 01 0,09 877 64 7,3 21 9 0,90 0,15 28,29 2,61 1,01 3,50 0,60 3,60 35,18 -1-2,5 Of 0,13 465 78 5,9 68 6 0,80 0,22 15,00 3,18 0,81 11,33 0,40 3,20 30,90 -2,5-3,5 Oh 0,22 190 63 5,7 33 15 0,70 0,38 6,13 2,57 0,78 5,50 1,00 2,80 27,00 -3,5-13 A 0,18 24 27 2,4 19 6 0,32 0,31 0,77 1,10 0,33 3,17 0,40 1,28 6,32 14 13-18 Ees 0,11 15 17 2,6 8 4 0,22 0,19 0,48 0,69 0,36 1,33 0,27 0,88 1,21 15 18-27 Bhfe 0,32 19 22 2,6 10 10 0,23 0,55 0,61 0,90 0,36 1,67 0,67 0,92 2,49 13 27-35 Bfe 0,35 20 21 3,2 6 11 0,22 0,60 0,65 0,86 0,44 1,00 0,73 0,88 0,71 16 35-48 HGg 0,43 29 21 6,2 5 12 0,18 - - - - 0,09 22 48-150 IIGg 0,74 33 28 8,3 7 18 0,32 - - - - - - - 0,04 25

Czarne ziemie zdegradowane - degraded black earth

5. 0-1 01 0,08 1052 45 7,0 10 10 0,60 0,44 42,08 2,64 4,12 3,33 1,67 6,00 37,09 _ 1-2,5 Ofh 0,05 738 45 6,4 23 5 0,70 0,28 29,52 2,64 3,76 7,67 0,83 7,00 27,76 -2,5-18 A 0,17 37 18 1,8 9 5 0,14 0,94 1,48 1,06 1,66 3,00 0,83 1,40 1,71 12 18-40 Go 0,28 126 16 2,4 5 7 0,21 1,56 5,04 0,94 1,41 1,67 1,17 2,10 0,86 10 18-52 Gor 0,41 166 17 2,2 5 9 0,30 2,28 6,64 1,00 1,29 1,67 1,50 3,00 0,18 5 52-110 Gr 0,18 25 17 1,7 3 6 0,10 - - - 0,00 4 6. 0-2 01 0,15 160 80 8,2 20 9 0,70 1,36 13,90 5,00 4,82 6,67 2,57 3,89 25,0 _ 2-40 A 0,13 29 18 2,8 10 5 0,21 1,18 2,52 1,12 1,65 3,33 1,43 1,17 3,0 13 40-95 С 0,10 11 17 1,8 3 3 0,18 - - - 0,03 3 95-140 CG 0,12 12 15 1,6 3 4 0,18 - - - 0,08 4

Czarna ziemia murszasta -- mucky black earth

7. 0-2 01 0,23 515 74 11,2 15 7 1,10 2,42 6,69 1,56 1,55 5,00 1,17 4,78 30,22 _ 2-17 Al 0,75 102 118 8,7 26 10 0,80 7,89 1,32 2,48 1,21 8,67 1,67 3,48 9,06 24 17-40 A2 0,40 48 102 5,2 14 9 0,56 4,21 0,62 2,15 0,72 4,67 1,50 2,43 8,61 13 40-67 AC 0,08 14 80 12,6 2 6 0,30 - - - 3,43 6 67-110 CG 0,11 140 15 1,8 4 6 0,16 - - - 0,15 5 W . K w a so w sk i, J. C h o jn ic k i, M . O k o ło w ic z, T. K o za n e c k a

TABELA 1 cd. - TABLE 1 continued No* Głębokość Depth [cm] Poziom genety­ czny Genetic horizon Fe Mn Zn Cu Pb Cr Cd Fe Mn Zn Cu Pb Cr Cd C-org Frakcja 0<O,O2 Fraction 0<O,O2 [%] [mg/kg s.m. - of d.m.] wskaźnik rozmieszczenia** [%]

Gleba gruntowo-glejowa - proper *ley soil

8. 0-1 Ol 0,49 727 56 8,3 22 11 1,00 3,27 38,26 3,29 5,93 5,50 1,83 8,33 18,59

-1-17 A 0,17 71 18 1,9 12 8 0,25 1,13 3,74 1,06 1,36 3,00 1,33 2,08 6,65 13

17-50 Gor 1,27 104 22 2,4 6 15 0,36 8,47 5,47 1,29 1,71 1,50 2,50 3,00 0,09 9

50-65 Gr 0,15 19 17 1,4 4 6 0,12 - - U - - - - 0,02 4

Gleba opadowo-glejowa - pseudogley soil

9. 0-5 Olfh 0,07 705 98 16,1 20 14 1,30 0,23 7,83 0,70 4,13 0,77 0,78 1,86 44,10

-5-22 A 0,28 171 126 1,5 3 6 0,20 0,90 1,90 0,90 0,38 0,12 0,33 0,29 2,80 10

22-40 Cg 1,50 90 128 1,9 2 10 0,10 4,84 1,00 0,91 0,49 0,08 0,55 0,14 0,30 20 40-134 IIGg 2,97 90 128 1,4 24 10 0,20 9,58 1,00 0,91 0,36 0,92 0,55 0,29 0,15 35

134-150 HGg 0,31 90 140 3,9 26 18 0,70 - - - 0,31 26

Gleby torfowo-murszowe -- peat-muck soils

10. 1-18 Mt 0,15 455 69 10,2 31 8 2,80 0,65 1,42 0,99 6,00 4,43 2,67 14,00 26,15 -18-35 Mt 0,68 205 31 8,0 17 20 1,50 2,96 0,64 0,44 4,71 2,43 6,67 7,50 13,30 -35-52 Otni 1,08 80 13 9,8 10 20 1,50 4,70 0,25 0,18 5,76 1,43 6,67 7,50 21,39 -52-80 Otni 0,49 50 9 4,6 10 8 0,50 2,13 0,16 0,13 2,71 1,43 2,67 2,50 9,85 -80-100 DG 0,23 321 70 1,7 7 3 0,20 - - - 0,42 3 11. 0-10 AM 0,16 394 70 9,8 44 10 2,40 0,57 1,46 0,83 2,33 5,50 2,50 6,00 15,51 -10-20 Mt 0,46 282 41 7,9 12 14 1,60 1,64 1,05 0,49 1,88 1,50 3,50 4,00 13,92 -20-37 Mt 0,97 199 32 7,6 12 13 1,40 3,46 0,74 0,38 1,81 1,50 3,25 3,50 11,09 ->37 DG 0,28 269 84 4,2 8 4 0,40 - - - - - - - 0,35 10 oo V C M et al e ci ęż ki e w g le b a ch p o w ie rz c h n i w zo rc o w y c h (G P W ) w P us zc zy B ia łe i___________________

90 W. Kwasowski, J. Chojnicki, M. Okołowicz, T. Kozanecka

tego pierw iastka, którego jest od 1,04- do 8,67-krotnie więcej niż w skale m acie­ rzystej . W glebie opadowo-glejowej profilu 9 zawartość Pb układała się odm iennie i najw iększą jego ilość zaw iera najgłębiej leżący w profilu poziom odgórnie oglejonej podścielającej skały m acierzystej IIGg. W glebach organicznych zaw ar­ tość ołowiu i m iedzi m aleje wraz ze wzrostem głębokości w profilu. A naliza statystyczna w skazuje na istotną korelację pom iędzy zaw artością obu tych m etali we w szystkich glebach z ilością w ęgla organicznego. W spółczynniki korelacji w skazują na zależność rozm ieszczenia Pb w glebach a ilością części spław ialnych (tab. 2).

Badane gleby zaw ierają od 3 do 20 mg chrom u w kg s.m. gleby. Duży w skaźnik rozm ieszczenia chrom u w glebach rdzaw ych, czarnych ziem iach oraz w glebie gruntow o-glej owej w ykazują poziom y organiczne O, w których w aha się on od 1,00 do 2,83. N iew ielkie nagrom adzenie tego pierw iastka stw ierdzono rów nież w poziom ach próchnicznych czarnych ziem i w glebie grunto wo-glej owej. N ato­ m iast w glebie glejobielicow ej i glebie opadowo-glejowej nie odnotow ano w zro­ stu zawartości chrom u w poziom ach pow ierzchniow ych, najw iększe jeg o ilości w ystępują w najgłębiej położonych poziom ach glejowych. W glebach m ineral­ nych analiza statystyczna wykazała dodatnią korelację pom iędzy ilością części spław ialnych i zaw artością chrom u (tab. 2).W glebach torfow o-m urszow ych zaw artość chrom u we wszystkich poziom ach organicznych jest znacznie w yższa od ilości tego pierw iastka w poziom ach skały podścielającej, a w skaźnik rozm ie­ szczenia w aha się od 2,50 do 6,67.

Zaw artość kadm u w rozpatryw anych glebach waha się od 0,10 do 2,80 m g/kg s.m. gleby. W e w szystkich glebach zarówno m ineralnych, ja k i organicznych m aksim um nagrom adzenia stw ierdzono w w ierzchnich poziom ach organicznych. W skaźnik rozm ieszczenia wynosi: dla gleb rdzaw ych 2,19-6,11, czarnych ziem 3,89-7,00, gleb glejow ych 1,86-8,33, a dla gleby glejobielicow ej 3,60. W glebach organicznych stw ierdzono najw yższą koncentrację kadmu w poziom ach pow ie­ rzchniow ych w ynoszącą od 2,40 do 2,80 m g/kg s.m. gleby, co stanowi od 6- do 14-krotnie więcej tego pierw iastka niż w skale m acierzystej. W spółczynniki korelacji w skazują, iż zawartość kadmu jest istotnie skorelow ana zarów no z ilością węgla organicznego, jak i części spław ialnych (tab. 2.).

T A B E LA 2. W spółczynniki korelacji m iędzy ogólną zawartością pierwiastków śladowych i żelaza a niektórymi w łaściw ościam i gleb

T A BLE 2. C oefficiens o f corelation between the total content o f trace elem ents and iron and som e properties o f soils

Fe Mn Zn Cu Pb Cr Cd

Gleby mineralne - Mineral soils Corg. Particles 0 <0,02 mm - 0 ,0 4 8 7 0,6288* -0 ,0 5 7 2 0,0007 0,1869 0,4492* 0,3979* 0,2746 0,5319* 0,6150* 0,0781 0,6164* 0,5666* 0,4114*

Gleby organiczne - Organic soils

Corg. 0,1997 0,1367 -0 ,4 6 6 6 0,9088* 0,5581** 0,5357 0,8697* *P = 0,01 ; **P = 0,05

Metale ciężkie w glebach powierzchni wzorcowych (GPW) 91

_________________ w Puszczy Białej__________________________

Z aw artość żelaza rozpuszczalnego w 20% HC1 w analizow anych glebach w aha się od 0,04 do 2,97% s.m. W glebach rdzaw ych w łaściw ych najniższe zawartości tego m etalu stw ierdzono w w ierzchnich poziom ach gleb, czyli w poziom ach ściółki i akum ulacji próchnicy. W yraźną akum ulację pierw iastek ten w ykazuje w poziom ach rdzaw ienia Bv, w skaźnik rozm ieszczenia żelaza dla tych poziom ów w aha się od 1,12 do 1,91. W profilu 7 opisującym czarną ziem ię m urszastą najw iększą zaw artość żelaza odnotow ano w poziom ie próchnicznym , a w skaźnik rozm ieszczenia w ynosił 7,89.

N ieco inną sytuacje stw ierdzono w glebach glejowych, czarnej ziem i zdegra­ dowanej profilu 5 oraz glebie glejobielicow ej, w których najw iększe nagrom adze­ nie żelaza dochodzące do 2,97% w ykazywały poziom y glejow e przy w skaźniku rozm ieszczenia od 2,28 do 9,59.

O bliczone w spółczynniki korelacji w skazują, że zaw artość żelaza w om aw ia­ nych glebach m ineralnych je st istotnie skorelow ana z ilością części spław ialnych (tab. 2). W glebach torfow o-m urszow ych najwięcej żelaza przypada na poziom y nad lustrem wody gruntow ej. W spółczynniki rozm ieszczenia w tych poziom ach w ynoszą 3,43-4 ,7 5 .

DYSKUSJA

Gleby rdzaw e w łaściw e w ytw orzone z piasków luźnych i słabogliniastych zaw ierają niew ielkie ilości Mn, Zn, Cu, Pb, Cr, i Cd w poziom ach m ineralnych profilu glebow ego. Najwięcej metali ciężkich w ystępuje w poziom ach ściółki i je st ich średnio od 1,5- do 32,5-krotnie więcej niż w skale m acierzystej (tab. 1).

Żelazo i m angan w analizow anych glebach rdzaw ych w łaściw ych w ykazują tendencje do akum ulacji w poziom ach rdzaw ienia Bv. Zbliżoną sytuację opisują inni autorzy [Kuźnicki i in. 1978] om aw iając gleby Puszczy Białej. Rów nież w glebach rdzaw ych K am pinoskiego Parku Narodowego K onecka-B etley i in. [1994] w skazują na niew ielką koncentrację żelaza w poziom ach Bv. Skłodowski i M aciejew ska [1986] analizując gleby rdzaw e terenów leśnych G ór Św iętokrzy­ skich zw racają uwagę, że w procesie kształtow ania tych gleb w w yniku rozkładu m aterii organicznej uwalniany jest m angan, który w glebach kw aśnych przem ie­ szczany je st do głębszych poziom ów Bv, gdzie wiąże się z przem ieszczonym i rów nież w tym procesie tlenkam i żelaza.

Inną sytuację stw ierdzono w glebie glejobielicow ej wytworzonej z gliny p ia­ szczystej (profil 4) oraz w glebie opadowo-glejowej z gliny średniej (profil 9) (tab.

1), gdzie w dolnej części profili odnotow ano nagrom adzenie niektórych m etali, a

w szczególności cynku, m iedzi, chrom u i ołowiu. Takie rozm ieszczenie należy w iązać z w iększą zasobnością skały m acierzystej. W yniki te potw ierdzają obli­ czone w spółczynniki korelacji w skazujące na dodatnią zależność pom iędzy za­ w artością Fe, Zn, Pb, Cr i Cd a ilością części spław ialnych w glebach (tab. 2).

C zarne ziem ie zdegradow ane oraz gleba gruntow o-glejow a podobnie jak gleby rdzaw e charakteryzują się najw iększą zaw artością metali śladow ych w poziom ach ściółki i akum ulacji próchnicy A. Jedynie żelazo w głębszych poziom ach profili 5 i 8 ulega w yraźnej akum ulacji na skutek zachodzących procesów glejow ych, co

należy w iązać z wytrącaniem żelaza w w yniku procesów oksydacyjnych. W czarnej ziemi m urszastej znaczne nagrom adzenie wszystkich analizow anych m e­ tali stw ierdzono w poziom ie Aa. Poziom ten wytworzony jest z gliny lekkiej, co

92 W. Kwasowski, J. C hojnickiM. Okołowicz, T. Kozanecka

praw dopodobnie wraz z dopływ em m aterii organicznej ściółki je st przyczyną kum ulacji pierw iastków w tej części profilu.

W glebach torfow o-m urszow ych Zn, Cu, Pb, i Cd grom adzą się głów nie w poziom ach pow ierzchniow ych, a ich ilość m aleje wraz ze w zrostem głębokości w profilu. Żelazo i chrom kum ulują się w środkowej części profilu nad lustrem wody gruntow ej. Podobne rozm ieszczenie metali w profilu gleb torfow o-m urszo- w ych opisują inni autorzy [Konecka-Betley i in. 1994, O kołow icz 1999] uznając, iż nieco w yższa zaw artość chrom u i żelaza m oże być w yw ołana dopływ em tych składników z wodam i.

A naliza statystyczna prócz wpływu części spław ialnych na zaw artość m etali w glebie, w ykazała dodatnią-korelację pom iędzy ilością węgla organicznego a ilością Cu, Pb i Cd (tab. 2).

Najwięcej metali ciężkich niezależnie od typu gleby w ystępuje w poziom ach ściółki. Takie rozm ieszczenie metali ciężkich w profilu glebow ym opisuje wielu autorów [K ociałkow ski,D zięciołow ski 1976, C zarnow ska i in. 1983,K abata-Pen- dias, Pendias 1993, K onecka-B etley i in. 1999]. O zawartości większości pierw ia­ stków śladow ych w poziom ie ściółki decyduje naturalna ilość metali zaw arta w igliwiu, gałązkach i niektórych roślinach [Prusinkiew icz i in. 1974, Skłodow ski i in. 1988, Czępińska-K am ińska, Janow ska 1999], w ynikająca z biogeochem iczne- go obiegu pierw iastków w ekosystem ie leśnym. Należy zw rócić uwagę, iż poziom ten je st także znacznie wzbogacony w m etale, w szczególności w Pb, Cd i Cr dostające się do gleby w wyniku opadu pyłów pochodzących z przem ysłow ej działalności człow ieka [Czarnow ska 1978, Skłodowski, M aciejew ska 1986, K o­ necka-Betley i in. 1994].

R ozpatrując zawartości metali ciężkich w glebach Puszczy Białej oraz w glebach K am pinoskiego Parku N arodow ego [Czarnow ska i in. 1983, Czarnow ska, G w orek 1992, K onecka-B etley i in. 1994] i innych parków narodow ych [Kociał- kowski, D zięciołow ski 1976, G rodzińska 1980], stw ierdzono iż gleby leśne tych terenów zaw ierają zbliżone ilości metali śladow ych, które są znacznie niższe niż w glebach leśnych z obrzeża W arszaw y [Czarnow ska i in. 1983]. Porów nując natom iast zaw artość Cd w ściółkach Puszczy Białej, K am pinoskiego Parku N a­ rodow ego [Czarnowska, G w orek 1992] oraz gleb leśnych rejonu G ór Św iętokrzy­ skich [Skłodowski, M aciejew ska 1986] z nagrom adzeniem w glebach leśnych obrzeża W arszaw y nie obserw ujem y istotnych różnic. Należy sądzić, że wzrost zawartości kadmu w tych glebach jest wynikiem oddziaływ ania zanieczyszczo­ nego pow ietrza o zasięgu globalnym.

O ceniając zaw artość metali ciężkich przy uwzględnieniu opracow anych przez K abatę-Pendias i in. [1995] norm oceny chem icznego zanieczyszczenia gleb sporządzonych dla gleb użytków rolnych należy uznać gleby Puszczy Białej za niezanieczyszczone, o naturalnej zawartości pierw iastków śladow ych. Jedynie nieznacznie zw iększoną zawartości cynku stw ierdzono w glebie opadow o-glejo- wej profilu 9 oraz poziom ach w ierzchnich kilku profili. Stw ierdzono rów nież wzrost ilości kadmu w poziom ach ściółki trzech profili gleb m ineralnych oraz w pow ierzchniow ych poziom ach gleb organicznych.

O trzym ane wyniki są zgodne z badaniami przedstaw ionym i w literaturze, należy jedn ak zaznaczyć, na co zwracają uwagę inni autorzy, iż brak je st norm zawartości m etali śladow ych w glebach leśnych pozw alających określić ich chem iczne przekształcenia, a ocena oparta na norm ach przygotow anych dla gleb użytkow anych rolniczo jest dyskusyjna.

Metale ciężkie w glebach powierzchni wzorcowych (GPW) 93

_________________ w Puszczy Białej__________________________

WNIOSKI

1. Poziom y m ineralne analizow anych gleb GPW Puszczy Białej charakteryzują się niską zaw artością pierw iastków śladowych i żelaza w porów naniu z pozio­ m am i organicznym i.

2. W w ierzchnich organicznych poziom ach niektórych gleb stw ierdzono niezna­ cznie podw yższoną zaw artość cynku do 140 mg/kg. s.m. gleby i kadmu do 2,80 m g/kg. s.m. gleby.

3. A naliza statystyczna wykazała dodatnią korelację pom iędzy ilością części spław ialnych i zaw artością Fe, Zn, Pb, Cr i Cd oraz ilością węgla organicznego i zaw artością Cu, Pb i Cd w glebach.

4. W yraźny wpływ na profilow e rozm ieszczenie badanych pierw iastków w ykazał gruntow o-glejow y proces glebotwórczy, natom iast nieznaczny wpływ - proce­ sy rdzaw ienia i odgórnego oglejenia.

5. Badane gleby GPW Puszczy Białej m ożna zaliczyć do gleb o naturalnej zawartości m etali ciężkich, o nieznacznie wzbogaconych poziom ach w ierzch­ nich.

LITERATURA

CZA R N O W SK A K. 1978: Zmiany zawartości metali ciężkich w glebach i roślinach z terenu W arszawy jako wskaźnik antropogenizacji środowiska. Zesz. Nauk. SGGW -AR, Rozpr. nauk.

106: ss.71.

C ZA R N O W SK A K., G W O R EK B., KOZANECKA T. 1983: Zawartość metali ciężkich w glebach i mchu K am pinoskiego Parku N arodowego. (W:) W pływ działalności człow ieka na środowisko glebow e w Kampinoskim Parku Narodowym. Wyd. SGGW -AR, Warszawa: 1 2 3-137. C ZA R N O W SK A K., GWOREK B. 1992: Heavy metal content o f moss from Kampinos National

Park in Poland. E nvirom ental G eochem istry and Health 14(1): 9 -1 4 .

C ZĘPIŃ SK A -K A M IŃ SK A D ., JANO W SK A E. 1999: W pływ dróg szybkiego ruchu na poziom y pow ierzchniow e gleb leśnych. Sylwan 143,4: 4 5 -5 5 .

G R O DZIŃSK A K., 1980: Z anieczyszczenie polskich parków narodowych metalami ciężkim i.

Ochr. Przyr. 43: 9 -2 7 .

K A B A T A -PEN D IA S A ., PEN D IAS H. 1993: B iogeochem ia pierwiastków śladowych. PWN, Warszawa: 5 3 -5 9 .

K A B A T A -PEN D IA S A ., PIOTROW SKA M., M OTO W ICK A-TERELAKT., M ALISZEW SK A - K O R D Y BA C H B., FILIPIAK K., KRAKOW IAK A., PIETRUCH Cz. 1995: Podstawy oceny chem icznego zanieczyszczenia gleb. Bibl. Monitoringu Środowiska. Warszawa: 1-41. KOCI ALKO W S KI Z., DZIĘCIOŁOW SKI W. 1976: Mikroskładniki w glebach bielicow ych

murszastych w Słow ińskim Parku Narodowym. Rocz. G lebozn. 21,A: 4 3 -5 6 .

KO NECK A -BETLEY K., C ZĘPIŃ SK A -K A M IŃSK A D., JANOW SKA E. 1994: W łaściw ości fizykochem iczne i chem iczne gleb w Kampinoskim Parku Narodowym (stan na rok 1991 ). (W:) Prognozowanie przemian w łaściw ości gleb Kam pinoskiego Parku N arodowego na tle innych kom ponentów środowiska przyrodniczego. Fundacja Rozwój SGGW, Warszawa: 1 7 -70. KO NECK A-BETLEY K., C ZĘPIŃ SKA -KA M IŃSK A D., JA NO W SKA E. 1999: Przemiany

pokrywy glebow ej w Kampinoskim Parku Narodowym (1 9 9 1 -1 9 9 4 ). R ocz. G lebozn. 50, 4: 5 -2 9 .

KUŹNICKI F., BIA ŁO U SZ S., K A M IŃ SK A H., O SZM IAŃ SKA M., SKŁO DO W SKI P., ZIE- M IŃ SK A A., ŻAK O W SK A H. 1978: Typologia gleb wytworzonych z piasków P uszczy Białej w nawiązaniu do geom orfologii terenu. Rocz. Nauk Roi. seria D -m onografie 166: 5 7 -8 6 . OKOŁOW ICZ M. 1999: Gleby organiczne torfowiska Pożary w Puszczy Kampinoskiej. Rocz.

94 W. Kwasowski, J. Chojnicki, M. Okołowicz, T. Kozanecka

PRU S IN KIE WICZ Z., DZIADOW IEC H., JA K U BU SEK M. 1974: Zwrot do gleby pierwiastków- biogenów z opadem roślinnym w lesie liściastym i mieszanym na luźnych glebach piaskowych.

R o c z G le b o z n . 25, 3: 2 3 7 -2 4 5 .

PRUSINKIEW ICZ Z., CZAPIEW SKI S., WIECZOREK J. 1977: Zasady zagospodarowania i urządzania glebow ych powierzchni w zorcow ych w lasach państwowych. NZLP i PTG, War­ szawa.

PRUSINKIEW ICZ Z. 1988: G lebow e pow ierzchnie w zorcow e i m ożliw ości ich wykorzystania dla celów monitoringu środowiska przyrodniczego. Materiały Sympozjum w Jabłonnej, PTG 1986: 3 3 6 -3 3 8 .

SK ŁO DO W SKI P., M ACIEJEW SKA A. 1986: Pierwiastki śladowe w glebach rdzawych w ytw o­ rzonych z piaskow ców triasowych. Rocz. Glebozn. 37,1: 6 7 -7 8 .

SKŁO DO W SKI P., M ACIEJEW SKA A., SZAFR AN EK A. 1988: W pływ procesu bielicow ania na rozm ieszczenie pierwiastków śladowych w profilach gleb bielicow ych. R ocz. G lebozn. 39,4:

1 1 3-128.

ZIELO NY R., CHOJNICKI J. 1996: G lebow e pow ierzchnie w zorcow e - historia, stan obecny, perspektywy. Sylwan 140,12: 8 3 -8 7 .

Metale ciężkie w glebach powierzchni wzorcowych (GPW) 95

_________________ w Puszczy Białej__________________________

W OJCIECH KWASOWSKI, JÓZEF CHOJNICKI, MAŁGORZATA OKOŁOWICZ, TERESA KOZANECKA

HEAVY METALS CONTENT IN STANDARD SOIL PLOTS

OF THE PUSZCZA BIAŁA FOREST

Department of Soil Enviroment Sciences, Division of Soil Science, Warsaw Agricultural University

S U M M A R Y

Concentration and profile distribution o f heavy m etals as indicator o f soils contam ination in proper rusty soils, black earths, proper gley solis, pseudogley soils, podzolic gley soils, and peat-m uck soils form ed from glacial deposited m aterials o f Puszcza Biała Forest was investigated.

In soil sam ples taken from 14 profiles determ ined were: m echanical com po­ sition by aerom etric m ethod, organic carbon by T iurin’s m ethod, soil pH was m easured electrom etrically by using o f glass electrode. C ontent of heavy m etals was determ ined in extracts o f concentrated acid (20% HC1) by atom ic absorption spectrophotom etry (AAS). The results were presented in mg • kg- 1 o f dry weight.

Proper rusty soils and black earths were m ostly developed from weakly loam y sands, unlike gley and podzoilc gley soils which were developed from light loams.

The investigated soils showed the natural content of the trace elem ents. The highest content of Mn, Zn, Cu, Pb were found in upper litter (ecto-hum us) horizons o f soil profiles. In five profiles accum ulation o f zinc was slightly higher (>100 mg kg- 1 dry wt.) than the natural concentration estim ated in Polish forest

soils.

The content o f chrom ium (< 25 mg kg- 1 dry wt) characteristic for non-conta-

m inated soils was found in all studied profiles. Also m ineral soils contain natural am ounts o f cadm ium , how ever some litter horizons contain m ore than 1 m g kg- 1

dry wt o f the elem ent. The highest cadium accum ulation 2.8 mg • kg- 1 in surface

horizon of peat-m uck soil was observed. Generally the content of C r and Cd shows the follow ing descending trend: organic soil > litter horizons > m ineral soils.

Statistical analysis o f results indicated the significant correlation betw een the am ount o f Fe, Zn, Pb, Cr, Cd and particles <0.02 m m as well as betw een the content o f Cu, Pb, Cd and organic carbon.

The study indicated distinct influence o f the gley soil-form ing process on soil profile distribution o f trace elem ents. The accum ulation of the elem ents in Go and G or horizons o f degraded black earths and proper gley soil was stated. H ow ever rusty and pseudogley soil-form ing processes show m uch low er influence on the soil profile distribution o f the elem ents. Their slight accum ulation occurs in Bv horizons o f rusty soils and Gg horizons o f pseudogley and podzolic gley soils.

Praca w p ły n ęła do redakcji w maju 2 0 0 0 r.

D r W ojciech K w a so w sk i,

K a te d r a N au k o Ś ro d o w isk u G le b o w y m S G G W , 0 2 -5 2 8 W arszaw a, ul. R a k o w ieck a 2 6 /3 0