R O C Z N IK I G L E B O Z N A W C Z E T. X X I X , N R 2, W A R S Z A W A 1978
MARIA DROŻDŻ-HARA
STU D IA NAD W PŁY W EM ZA N IECZY SZCZENIA SIA R K Ą NA PR ZEM IA N Y GLEB UPRAW N YCH W SĄ SIEDZTW IE
K O PA LN I SIA R K I
CZĘSC II. ZMIANY WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNYCH I FIZYKOCHEMICZNYCH GLEB UPRAWNYCH ZANIECZYSZCZONYCH SIARKĄ
Instytut G leboznawstwa, Chemii Rolnej i M ikrobiologii Akadem ii Rolniczej w Krakow ie
W rejo n ie k o p alń otw orow ych w T arn o b rzesk im O kręgu S iark o w y m w y stęp u je lo k aln ie bardzo siln e zagrożenie zw iązane ze skażeniem śro dow iska siarką. G łów nym czy n n ik iem zanieczyszczenia gleb u p raw n y c h je st sia rk a e le m en ta rn a , d w u tle n e k siark i, Siarkow odór [1, 4] o raz zaso lone wody złożowe [1 2, 18].
Zanieczyszczenie sia rk ą e le m e n ta rn ą i p ro d u k ta m i jej p rzem ian p ro w adzi do specyficznych przek ształceń ty p u chem icznego gleby. Pow o d u je to sdlne zakw aszenie (pH poniżej 3,0) [2, 6, 13, 14, 16, 17], a w tó r ny m zw iązkiem tego procesu jest p o jaw ien ie się dużych ilości g lin u [6], zubożenie w sk ła d n ik i odżyw cze i pogorszenie s tr u k tu ry gleb [16].
W łaściw ości chem iczne i fizykochem iczne gleby skażonej s ia rk ą p rze d staw io n o w I części o p raco w ania [3]. N in iejsza d ru g a część za w ie ra c h a ra k te ry s ty k ę z m ian ob serw ow anych w glebach u p raw n y c h przyleg ły ch do k opaln i G rzybów .
BADANIA TERENOWE
P O C H O D Z E N IE M A T E R IA Ł U G L E B O W E G O
B ad an ia gleboznaw cze w otoczediu k o p a ln i sia rk i w G rzybow ie k. Staszow a rozpoczęto w 1967 r. w ram a ch w spółpracy z IH A R -em .
Złoża s ia rk i są tu eksploatow ane m etodą otw orow ą, polegającą n a podziem nym w y ta p ia n iu sia rk i p rze g rz an ą wodą. P ły n n ą sia rk ę tłoczy się n a po w ierzchnię pod ciśn ien iem za p o śred n ictw em otw orów w ie rtn i czych.
136 M. Drożdż-Hara 1 О о 15 N io ! i О о i ' 14 9 I О о i 13 8 ; о о i 7? п i ° 'С 1 ! 11\ \ \ • 0 < w Е о о 16 5 о о 17 Ч о о 18 3 о о 19 S 2 о 2G 1 о
Kys. 1. Schem at układu badanych punktów na terenie kopalni Grzybów
Sim plified distribution of observed plots near m ine Grzybów
W okół pól e k sp lo a tac y jn y ch założono 2 0 p u n k tó w badaw czych roz m ieszczonych co 1 0 0 m w lin iach p ro sty c h p rzecin ający ch się w m iejscu n a jb a rd z ie j zanieczyszczonym w pobliżu składow iska sia rk i (rys. 1). P ró b k i glebow e z w ars'tw y o rn ej po b ieran o k ilk a k ro tn ie w okresie 1967-1971, a w lata ch 1968-1971 także z odsłoniętych profilów . N a pod sta w ie o p u bliko w any ch w ynik ów w stęp n y ch b a d ań [2] w y brano 4 p u n k ty (n r 1, 6, 21 i 23), z k tó ry c h w lata ch 1968-1971 p o bierano do
szcze-T a b e l a Terminy p o b r a n i a p r ó be k i c h a r a k t e r y s t y k a o b ie kt ów D a te s o f s a m p l in g and f e a t u r e s o f t h e l o c a l i t i e s Nr p r o f i l u P r o f i l e No. L o k a l i z a c j a - L o c a l i t y
Iiok pobra-- C h a r a k t e r y s t y k a badan ych o b ie k tó w Year o f
s am p l in g F e a t u r e s o f the i n v e s t i g a t e d l o c a l i t i e s
1 Grzybów 1970 p ol e uprawne - a r a b l e fie -Id
и:; 1971 p o le uprcv.vne - a r a b l e f i e l d
6 Grzybô.v 1 £63 na p o lu gór nic zym D w to k u p e ł n e j e k s p l o a t a c j i , w s t r e f i e c a ł k o w i t y c h z n i s z c z e ń , bez p с kr y *vv r o ś l i n n e j on m i n in g f i e l d , i n zono o f t o t a l ci co tr u c- îi o r i, no v e g e t a t i o n i>ole g ó r n i c z e D ;..ining f i e l d 1971 na p o lu g ó r n i c p o z a k o ń c z e n i u e k s p l o a t a c j i on m i n in g f i e l d a f t e r e n d i n g e x p l o i t a t i o n 21 Grzybów l9Sd p o le u p r aw n e , t e r e n pr ze z n a c z o n y do e k s p l o a t a c j i w ro k u nastę pn ym a r a b l e f i e l d , a r e a d e s t i n e d f o r e x p l o i t a - t i e n i n no::t y e a r pol'e g ó r n i c z e С m in in g f i e l d 1;70 1971
na p o lu gór nic zym С w drugim ro k u ек-эр1о- , i t a c j i on m i n in g f i e l d d u r i n g s ec ond ye .r o f e x p l o i t a t i o n na p o lu ^órnicrrym С w t r z e c i m r o k u e k s p l o a t a c j i , bez pokrywy r o ś l i n n e j , gd zi e- ^n io - g d z i e chw asty / p e r z , szczaw l a n c e t o w a t y , r d e s t / on .nin in g f i e l d d u r i n g t h i r d y e a r o f o. -pl o- i û a t i o n , no v e g e t a t i o n , o n ly some weeds l o c a l l y 23 Tuczypy, w O d l e g ł o ś c i 11 Im od Grzybowa 1970 p o le uprawna - a r a b l e f i e l d i:;; czc py , 11 ka
v .e :.. twar da from Grzybów i 971
T a b e l a 2 Opady d la s t a c j i S taszó w w o k r e s i e 1967-1971 - P r e c i p i t a t i o n f o r th e y e a r s 1967-1971 M iesią c 1967 1968 1969 1970 1971 Ś r e d n ia suma opadów w 1 0 - l e c i u 1958 - 1967 Month I I I I I I Rok Year I I I I I I Rok Year I I I I I I Rok Year I I I I I I Rok Year I I I I I I Rok Year Mean t o t a l p r e c i p i t a t i o n i n 10 y e a r p e r io d 1958-1967 I 8 ,0 15,8 2 9 ,0 53 10,5 14,6 11,3 36 0 ,6 0 ,2 16,1 17 1 2 ,4 3 3 ,0 6,1 52 6 ,8 1 ,0 7 ,6 15 31 I I 17 ,0 3,1 1 1 ,2 31 13,8 10,1 2 6 ,3 50 2 1 ,8 1 ,9 6 ,1 30 1 4 ,0 4 ,4 12,1 32 8 ,6 7 ,9 8 , 2 25 26 I I I 10,5 1 3 ,7 8 ,9 33 1 3 ,2 18 ,5 1 6 ,4 48 0 ,9 1 2 ,9 6 ,4 20 1 7 ,5 1 ,5 2 0 ,0 39 6 ,0 8 ,6 12,1 27 30 IV 7 ,8 1 ,0 4 9 ,3 58 27 ,9 - 1 1 ,4 39 6 ,0 1 1 ,0 4 ,8 22 2 0 ,8 7 ,8 17 ,4 47 3 ,2 1 ,0 43 ,1 47 46 V 1 .7 1 7 ,7 15 ,9 35 38,5 3 ,9 3 5 ,3 78 6 0 ,6 1 5 ,7 14 ,9 91 5 ,0 6 ,0 2 1 ,2 32 17 ,5 2 1 ,2 1 8 ,7 57 56 VI 18,1 3 2 ,8 2 ,9 54 5 2 ,4 9 ,8 3 1 ,3 94 1 0 ,3 5 0 ,2 10,8 71 2 0 ,7 9 ,6 8 ,9 39 8 5 ,8 2 0 ,6 3 6 ,8 143 94 V II 6 ,0 9 6 ,5 4 2 ,4 145 2 ,2 6 4 ,0 1 3 0 ,3 196 2 5 ,8 5 ,3 2 ,4 34 3 ,7 13 8 ,5 2 9 ,0 171 2 7 ,7 3 ,5 4 ,9 36 99 V III 19,8 2 3 ,7 2 ,8 46 25,8 1 6 ,3 2 2 ,8 65 0 ,1 3 9 ,6 2 2 ,4 62 6 4 ,5 2 8 ,5 1 0 ,4 103 3,1 6 ,8 9 ,7 20 58 IX 1 ,2 9,1 2 ,5 13 54,8 15,6 3 0 ,8 101 - 1 ,4 2 ,9 4 3 5 ,5 3 8 ,9 2 ,7 77 6 2 ,6 2 ,0 5 ,8 70 44 X 2 1 ,6 3,1 4,1 29 14,7 2 0 ,3 7 ,9 43 5 ,1 - 16,0 21 1 7 ,9 1 ,6 2 3 ,4 '43 5 ,0 1 8 ,4 3 ,5 27 27 XI 13,6 10,0 11 ,8 35 10,8 2 9 ,0 8 , 3 46 1 ,0 2 0 ,2 15,8 37 3 2 ,6 2 5 ,1 9 ,2 67 3 ,7 16,8 3 ,9 24 45 X II 1 9 ,4 1 2 ,4 3 5 ,4 67 - 8 ,8 1 1 ,4 20 2 2 ,8 1 ,6 3,1 28 2 0 ,4 5 ,6 2 5 ,6 52 1 4 ,6 1 1 ,2 17 ,8 44 41 Suma T o t a l - - - 599 - - - 318 - - - 437 - - - 753 - - - 535 597 GO Z n ie k sz ta łc e n ie ch emiczne gle b o k o lic k op a ln i siarki G r z y b ó w
138 M. Drożdż-Hara
gółowego opracow an ia p ró b k i glebow e z poziom ów g en ety czn y ch p ro filów. P rz y u sta la n iu p u n k tó w badaw czych uw zględniono odległość od źródła em isji, k ie ru n e k p rzew ażający ch w ia tró w oraz czas oddziały w ania zanieczyszczenia sia rk ą n a glebę (tab. 1).
W A R U N K I K L IM A T Y C Z N E
Z anieczyszczanie pól sia rk ą u w aru n k o w a n e je st w ielom a c z y n n ik a m i. Do n a jw a żn ie jsz y c h n ależą k ie ru n k i i siła w ia tru oraz ilość opa dów atm osferycznych. W celu s c h a ra k te ry z o w a n ia w arunkô'w m eteo rologicznych posłużono się m a te ria łe m pochodzącym z notow ań sta c ji m eteorologicznej PIH M w Staszow ie, położonej n ajb liżej badanego obiek tu (tab. 2).
W okresie 1967-1971 n ajw iększe opady w y stąp iły w 1968 r. (818 m m) i w 1970 r. (713 mm). Są one znacznie wyższe od śre d n ie j w 10-leciu 1958-1967, w ynoszącej 597 m m. W yjątkow o suchy był rok 1969 (437 mm), w pozostałych lata ch (1967 i 1971) sum a rocznych opadów była zbliżo na do śre d n ie j rocznej sum y opadów w 1 0-leciu (tab. 2).
T a b e l a 3 S k ład m echaniczny badanych g le b
M echanical a n a l y s i s o f i n v e s t i g a t e d s o i l s
P r o f i l
P r o f i l e iïo riz o nPoziom cm
Procentow a zaw a rto ść f r a k c j i о 4 w mm P e rc e n ta g e s o f f r a c t i o n s - d ia m e te r i n mxn 1 ,0 -0 ,1 0 ,1 - 0 ,0 5 0 ,0 5 -0 ,0 2 0 ,0 2 -0 ,0 0 6 0 ,0 0 6 -0 ,0 0 2 <£0,002 Grzybów 0-20 61 5 14 7 7 6 G 20-40 59 7 16 7 5 6 40-60 64 10 10 5 5 6 ÓG-90 51 - 8 10 7 5 19 30-120 54 9 9 7 5 16 1 2C-1 30 53 10 10 7 5 9 ' * syb-Jw ..— 20 67 8 11 7 3 4 21 20--‘0 61 8 13 9 3 6 40-GO 64 8 10 6 5 7 Go-30 44 15 6 11 5 19 90-120 43 16 7 10 6 18 0 1 о OJ 54 8 7 6 7 18 ' ; .V 2 V b О '.V G - > j 65 11 8 3 6 7 1 го 01 о 60 10 14 4 5 7 •-Ü-67 32 14 12 6 6 10 Ь 7 - io Д9 14 12 5 a 16 •:М-1 ;0 49 14 12 5 4 16 6 c 10 16 3 5 6 i'UCSVpy о 3 10 13 5 4 5 23 2и-40 63 8 10 7 5 7 40-35 52 13 10 7 11 7 33-90 46 12 5 8 10 19 90-120 46 13 7 7 8 19 120-150 63 10 6 3 3 15
Zniekształcenie chemiczne gleb okolic kopalni siarki Grzybów 139
W o k resie 1967-1971 w Staszow ie noto w ano p rzew ażn ie wiaitry o k ie ru n k u NW, E, W i SE, a n ik ły u d ział k ie ru n k ó w N, S i SW. S to sunkow o n ied u ża by ła liczba dnli b e z w ietrz n y c h (cisza 26,2%). Ś re d nia prędkość w ia tru w ynosiła 2,7 m /s [11].
O G O L N Y O P IS G L E B
O m aw iane gleby w y tw orzone są z u tw orów p lejstoceń śkich, należą do g a tu n k u piask ó w g lin iasty c h lekk ich i m ocnych, na głębokości 40- -*75 cm podścielonych glin ą lek ką lub śred n ią, n ie k ie d y poniżej 120 cm jeszcze podścieloną p iask iem (tab. 3). I n te rp re ta c ja sp łaszczenia w ie rz c h n ich poziom ów jest tru d n a , poniew aż m oże ono zachodzi zarów no w w y n ik u procesów geologicznych iak i glebotw órczych. T ru d n o jest stw ierdzić, czy są one p ro d u k te m pow ierzchniow ego rozm ycia g lin y zw ałow ej, czy też jest to w a rstw a p iask u fluw ioglacyjnego nałożona na glinę zw ałow ą lub wodnolodow cow ą.
Rys. 2. Krzywa DTA frakcji koloidalnej ( < 10 j.i) profilu 21. Gleba przed zanie czyszczeniem siarką
DTA curve of colloidal fraction (less than 10 microns) in profile Grzybów 21. Soil before pollution by sulphur
140 M. Drożdż-Hara
O pierając się n a opraco w aniu geologiczno-gleboznaw czym pow iatu staszow skiego [9], m ożna przypuszczać, że o m aw ian e gleby w ytw o rzyły >się n a dw uczłonow ej skale m ac ierz y ste j, a w yższą zaw artość fra k c ji k oloidalnej w dolnej części p ro filu należy w iązać p rze d e w szy stk im z geologiczną jej n iejed n oro d n ością. O dwuczłonoW ości sk ały m acierzy stej św iadczą rów nież różnice w składzie m in e ra ln y m fra k c ji ila ste j stw ierdzone za pom ocą DTA. M in erały w tó rn e poziom ów w ierzch n ich re p re z e n to w a n e są przez kaolini't i illit, n a to m ia st głębsze poziom y przez m o n tm o ry lo n it; dom ies'zka kaolin'itu i ill'itu nie jest w ykluczona (rys. 2).
Glinłiasta w a rstw a podścielająca jest niep rzep u szczaln a i p row ad zi do okresow ej podm okłości i odgórnego oglejenia. W edług S y ste m a ty k i Gleb P olski [19] gleby te zaliczono do klasy gleb zabagnionych, ty pu gleb opadow oglejow ych, w y tw orzo n y ch z u tw orów niecałkow itych, tj. piasków glin iastych naglinow ych.
OMÓWIENIE. WYNIKÓW
C A Ł K O W IT A Z A W A R T O Ś Ć S I A R K I, S I A R K A S IA R C Z A N O W A I W O L N Y H 2S 0 4
C ałkow ita zaw arto ść sia rk i w b a d a n y ch p ro filach w ah ała się od 9 do 1544 mg/100 g gleby (tab. 4). N ajw ięcej sia rk i stw ierd zo n o w pobli żu źródeł em isji na polach górniczych w poziomie w ierzchnim pro fi lów 6 i 2 1 (1970-1971). Ze w zrostem odległości od kopalni zm niejsza ła się ogólna ilość siark i. U zyskane w y n ik i w skazują n a dużą zm ienność w czasie w ilości s ia rk i nagro m ad zo n ej w glebie (średnio 0,2-0,7%, a w 1971 r. n aw et 1,5% w poziom ie w ierzchnim p ro filu 6).
Na ogrom ną rozpiętość w ilości sia rk i n ag ro m ad zan ej w glebie w obrębie pól ek sp lo a tac y jn y ch w skazy w ały w y n ik i b a d ań S k a w i n y [18] i S i u t y [14]. W edług ty ch a u to ró w całkow ita zaw artość sia rk i w w a rstw ie pow ierzchnio w ej wynos'i od k ilk u do k ilk ud ziesięciu p ro cen t. P rz e strz e n n e zróżnicow anie zasiarczen ia g leby uzależnione jest od w ielu czynników , m iędzy in n y m i od a k tu aln eg o ^ ta n u p rac tech n icz nych zw iązanych z ek sp lo atacją s ia rk i i w a ru n k ó w klim atycznych.
S ia rk a siarczanow a w y stęp o w ała w w a rstw ac h p ow ierzchniow ych w ilościach od 3 do 1213 m g/100 g gleby (tab. 4). R e ' i m a n n i w spół pracow n icy [1 0] n a po dstaw ie d an y c h o p a rty c h na obszernym p rzeg lą dzie lite r a tu r y podają, że zaw artość tej fo rm y sia rk i w g lebach n a tu raln y c h w ynosi od 1,5 do 4,0 mg/100 g gleby. Na tej podstaw ie należy uważać, że n a bad an y m tere n ie , zw łaszcza w pro filach podlegających zanieczyszczeniu, ilość siark i siarczanow ej b yła k ilk a do kilk adziesiąt razy w yższa od n o rm aln ie sp o tyk an y ch . N ajw ięk szą ilość s ia rk i s ia r czanow ej zaw ierały poziom y w ierzch n ie zanieczyszczonych p ro filó w 6 i 21 (w la ta c h 1970-1971). N ajw ięcej S-SO4 stw ierdzono w latach 1968 I 1971 w p ro filu 6 w poziom ie w ierzch n im (tab. 4). W p o ró w n a n iu ze śred n ią zaw arto ścią siarczan ów w poziom ach na głębokości 90-150 cm
T a b e l a 4
Z aw artość S-SO^, s i a r k i ogółem i w olnego H2SO^ w w ybranych p r o f i l a c h w l a t a c h 1967-1971 C o n ten t o f S-SO^, t o t a l s u lp h u r and f r e e H2S04 i n s e l e c t e d p r o f i l e s i n th e y e a r s 1967-1971
P r o f i l P r o f i l e Poziom H o rizo n cm 1968 1969 1970 1971 V VI V III X V X wolny f r e e H2S°4 V X wolny f r e e H2s o 4 V V II X wolny f r e e H2S04 V X s i a r k a ogółem t o t a l s w olny f r e e h2s o4 s - s o 4 s i a r k a ogółem t o t a l S s - s o . s - s o 4 s -;S04 m g /100 g g le b y - s o i l 3X 8 X 20x 53x Grzybów 0 -20 16 17 20 10 33 39 0 ,0 0 30 33 0 ,0 0 21 32 29 0 ,0 0 57 42 74 0 ,0 0 1 2 0 -4 0 11 20 10 16 74 30 0 ,0 0 11 11 0 ,0 0 14 10 35 0 ,0 0 38 27 52 0 ,0 0 4 0 -6 0 6 13 ś l a d 14 17 21 0 r 00 13 8 0 ,0 0 16 10 33 0 ,0 0 40 39 32 0 ,0 0 6 7 -9 0 18 26 ś la d 12 17 20 0 , 0 0 10 10 0 ,0 0 10 11 40 0 ,0 0 44 31 52 0 ,0 0 9 0 -1 2 0 8 34 ś l a d 6 21 25 0 ,0 0 13 9 0 ,0 0 19 9 31 0 ,0 0 38 21 55 0 ,0 0 12 0 -1 50 8 10 ś l a d 8 9 10 0 ,0 0 99 8 0 ,0 0 19 9 27 0 ,0 0 30 27 44 0 ,0 0 Grzybów ;1 8 X 7 6 * 517х 6 0 1 o 401 1140 630 522 609 280 4 4 ,1 0 321 479 35,40 285 361 321 6 5 ,3 0 491 1213 1544 9 8 ,8 5 l\> 0 1 o 1 J>4 534 145 20 100 144 5 ,7 2 175 33 1 0 ,2 0 ' 159 140 98 1 9,98 139 331 145 2 3 ,6 2 40-60 14 20 30 12 235 22 4 ,9 0 64 23 3 ,3 0 140 74 85 7 ,3 0 151 202 137 1 6 ,2 5 00-90 11 34 20 15 100 14 6 ,9 4 13 37 6 , 3 0 63 35 22 6 ,9 0 123 246 89 7 ,3 5 Э0 - 1 r-o 1:3 41 20 n . o . 118 45 n . o . 15 30 3 ,4 0 41 35 38 5 ,3 0 95 121 63 6 ,54 1 20- 1 50 10 41 30 n . o . 110 33 n . o . 20 31 1 ,7 0 39 27 40 4 ,0 0 87 127 85 7 ,3 5 Grzybów 0-20 n .o . n.o* n .o . 19 29 30 0 ,0 0 13 25 0 ,0 0 29 143 133 3 ,7 0 195 161 557 12,46 21 20-*10 n . o . n . o . n . o . 18 40 39 0 ,0 0 17 22 0 ,0 0 10 22 22 2 ,0 0 33 13 38 2 2 ,8 7 40-55 n . o . n . o . n .o . 25 33 33 0 ,0 0 15 19 0 ,0 0 36 43 20 2 ,4 0 43 26 27 8 ,9 8 55-90 n .o . n . o . n .o . 21 41 J2 0 ,0 0 12 22 0 , 0 0 4ó 54 48 4 ,0 0 29 28 27 5 ,7 2 90-120 r.. 0. n . o . n . o . 21 33 19 0 , 0 0 16 19 0 , 0 0 27 24 23 2 ,6 0 23 21 36 6 ,5 4 1 2 0 - 1j0 n .o . n .o . n . o . 19 21 20 0 ,0 0 9 9 0 ,0 0 30 20 17 0 ,0 0 17 27 52 0 ,0 0 Tuczępy 0-20 П. 0 . n . o . n . o . n . o . n .o . n . o . П.Оо n.o* n . o . n . o . 4 , 6 4 ,0 7 ,2 0 ,0 0 10 18 31 0 ,0 0 23 20-40 n . o . n . o . n . o . n . o . n . o . n . c . n . o . n . o . n . o . n . o . 6 , 2 6 ,1 6 , 8 0 ,0 0 9 7 42 0 ,0 0 •;c -5 5 n . o . n . o . n . o . n . o . n . o . n . o . 11.0 . n . b . n . o * n . o . 0 ,4 9 ,0 9 ,6 0 ,0 0 9 8 33 0 ,0 0 3 5 -9 0 n . o . 11.0. n . o . n . o . n . o . n . o . n . o . n . o . n . o . n . o . 9 ,0 6 , 2 7 ,2 0 ,0 0 10 10 43 0 ,0 0 9 0 -1 2 0 n . o . n . o . n . o . n . o . n . o . n . o . n . o . n .o « n . o . n .o * 6 ,2 5 ,2 7 ,0 0 ,0 0 11 10 33 0 ,0 0 X -120-150 n . o . n . o . n . o . n . o . n . o . n . o . n . o . n . o . n . o . n . o . 5 ,6 7 ,2 5 ,0 0 ,0 0 7 8 28 0 ,0 0 n . o . - n ie oznaczono - n o t d e te rm in e d , ' ś l a d Z n ie k sz ta łc e n ie ch emiczne gle b o k o lic k op a ln i siarki G r z y b ó w
142 M. Drożdż-Нага
ilość ta w 1968 г. je s t p o nad 2 8 -k ro tn ie w iększa (tab. 5). W n a stę p nych la ta c h w zrosła śre d n ia zaw arto ść S-SO4 w poziom ach n a głębo kości 90-150 cm, a m ak sy m aln ą w artość 91 m g /l00 g gleby osiągnęła w m aju 1971 r. (tab. 4). W ty m .samym okresie n a głębokości 90 cm stw ie rd z o n o po n ad 100 m g S-SO4/IOO g gleby, a w p a ź d zie rn ik u we w szystkich poziom ach g en ety czn y ch ilość jej w zrosła, osiągając m ak si m u m 1213 m g w jed n y m z po'ziomôw w ierzchnich.
W zrost ilości siarczan ó w w poziom ach w ierzch n ich p ro filu 2 1 s tw ie r dzono w lipcu 1970 r., ale n ajw ięk sza ich zaw artość w y stą p iła w w a r stw ie o rn ej w 1971 r. p rz y śre d n ie j zaw arto ści w poziom ach n a głę bokości 90-150 cm 20 mg/100 g gleby.
P ro fil 1 położony stosunkow o w n iew ielk iej odległości od źródła em isji siark i w k ie ru n k u przew ażających w iatró w SE w ykazyw ał w o sta tn im ro k u w iększą zaw arto ść S-SO4 w p o ró w n a n iu z poprzednim i latam i. W n a jb a rd z ie j oddalonym od k o paln i p ro filu 23 zaw artość S-SO4 początkow o w ah ała się m iędzy 4,0 a 90 m g/100 g gleby, p rzy czym
T a b e l a 5
Dynamika względnych z a w a rto śc i siarozanów w badanych g leb ach w la t a c h 1968-1971 / ś r e d n i a zaw artość siarczanów w poziomach 90-150 cm = 1 /
Dynamioe o f r e l a t i v e c o n te n t o f s u lp h a te s i n th e i n v e s t ig a te d s o i l s in th e y e ars 1968-1971 /a v e ra g e c o n te n t o f s u lp h a te s in th e h o riz o n s 90-150 cm = 1 / P r o f i l Poziom H orizon 1968 1969 1970 1971 P r o f ile cm V VI X V X V VII X V X 1 0-20 2,0 0 ,7 7 1,4 3 2,72 3,88 1,10 3,55 1,00 1,67 1,75 Grzybów 20-40 1,37 0,91 2,28 1,00 1,29 1,73 1,11 1,20 1,11 1,12 40-60 0,75 0 ,5 9 2,00 1,18 0,94 0,84 1,11 1.13 1,17 1,62 60-90 3,00 1,18 1,72 0,91 1,74 0,52 1,22 1,38 1,30 1,29 90-120 120-150 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 6 0-20 28,57 27,80 34,8 18,34 15,66 7,1 2 11,64 8 ,2 3 5,39 9,78 Grzybów 20-40 9,57 13,02 1,33 10,00 1,08 3,97 4,51 2,51 1,52 2,66 40-60 1,00 0,49 0,8 0 3,65 0 ,7 5 3,50 2,39 1,66 1,65 1,62 60-90 0 ,7 8 0 ,8 3 - 0 ,7 4 1,21 1,57 1,12 0,56 1,35 1,98 90-120 120-150 1,00 1,00 - 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 21 0-20 - _ 0 ,9 5 1,04 1,78 1,00 6,72 6,65 9,75 8 ,6 2 Grzybów 20-40 - - 0,9 0 1,36 1,57 0,3 5 1,10 1,10 1,65 0,75 40-60 - - 1.25 1,20 1,35 1,26 2,15 1,00 2,15 i,0 9 60-90 - - 1,00 0,90 1,57 1,61 2,70 2,40 1,45 1,16 90-120 120-150 - - 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 23 0-20 - - - 0,71 0 ,6 4 1,20 1,10 2,0 Tuczępy 20-40 - - - 0,4 7 0,98 1,13 1,00 0,91 40-60 - - - 1,31 1,45 1,60 1,00 0,9 7 60-90 - - - 1,40 1,00 1,20 1,10 1,27 90-120 120-150 - - - 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00
Zniekształcenie chemiczne gleb okolic kopalni siarki Grzybów 143
n a ogół w iększe ilości w y stą p iły w poziom ach podścielającej gliny. N iezn aczny w zrost zaw artości siarczan ó w stw ierdzono w poziom ach w ierzch n ich tego p ro filu w ro k u 1971.
In te rp re ta c ja w yn ikó w oznaczeń zm ian w ogólnej zaw artości śia rk i i S-SO4 w glebie je st tru d n a , gdyż n a bilans ich z aw arto ści sk ład a się:
— zm ienność elem en tó w stałych, p ły n n y ch i gazow ych w p ły w a ją cy ch n a zanieczyszczanie gleby,
— u tle n ia n ie biologiczne s ia rk i do H2S 04 i re d u k c ja S-SO4 do H2S, — w y m y w an ie S-SO 4 przez wodę,
— m ożliw y dopływ siarczan ó w z opadam i atm osferyczn ym i, w odam i e k sp lo a tac y jn y m i i z sąsiedztw a z w odą g ru n to w ą,
— możliwy ubytek S-SO4 pobieranej przez rośliny, — zdolność gleby do retencji S-SO4.
B ad an ia lizy m etry czn e w y k azu ją, że rocznie z h e k ta ra w a rstw y o rn ej może ulec w ym yciu 40-70 kg sia rk i [8]. Duża ruch liw ość s ia r czanów pow oduje, że zaw arto ść tej fo rm y s ia rk i w glebie ulega szyb kim i zasadniczym zm ianom .
A nalizu jąc ilości opadów i d y n am ik ę zaw artości siarczan ó w w po szczególnych m iesiącach n a p rz e strz e n i la t 1967-1971 w p ro filu glebo w ym m ożna stw ierdzić, że nie w idać w yraźnego zw iązku m iędzy ilością opadów a rozm ieszczeniem S-SO4 w n a jb a rd z ie j skażonym p ro filu 6 (tab. 2, 5). N atom iast w pro filu 21, k tó ry był w początkow ym etapie skażenia, obserw ow ało się w la ta c h 1970-1971 nagrom adzenie S-SO4 w górn ej części p ro filu w m iesiącach o m ałej ilości opadów. W p ro fi lach 1 i 23 zależność m iędzy opadam i a rozm ieszczeniem siarczan ó w b yła w y ra ź n ie jsz a niż w p ro filu 6. W zrost zaw artości siarczan ó w w o sta tn im ro k u we w szy stk ich p ro fila c h m ożna tłum aczyć m n iejszą iloś cią opadów, a także zw iększoną pojem nością so rp cy jn ą w Stosunku do siarczanów , zw łaszcza gleb skażonych siark ą.
P o w sta ją c y z u tle n ie n ia sia rk i rodzim ej w olny k w a s siark o w y w y stępow ał w ilościach zm ien ny ch : od 2,0 do 99,0 m g /l00 g gleby w p ro filach 6 i 2 1; n ajw ięcej było go w poziom ach w ierzchnich, a stopniow o m n ie j w głębszych, zw łaszcza w 1971 ro k u w p ro filu 6.
O D C Z Y N , K W A S O W O S C I W Ł A Ś C IW O Ś C I S O R P C Y J N E
O dczyn b a d a n y ch gleb b y ł ściśle u zależniony od sto p n ia zanieczysz czenia sia rk ą i czasu o d d ziały w an ia p ro d u k tó w jej p rzem ian д а ■ glebę.
S tw ierd zo n e zm iany pH w H 20 i 1 N KC1 n a p rz e strz e n i p ięciu lat w skazy w ały na stopniow e zakw aszanie p ro filu glebow ego w m ia rę u p ły w u czasu (tab. 6).
O dczyn w p ro fila c h 1 i 21 (w 1968 r.) i 23 był słabo k w aśn y lub kw aśny, a pH w 1 N KC1 w ynosiło od 5,5 do 4,0. K w aśniejsze były poziom y głębsze pro filó w 21 i 23. N ajn iższy odczyn m'iały poziom y w ierzchn ie gleb skażonych siafrką. W n a jb a rd zie j zanieczyszczonym p ro
-N ie k tó re chem iczne i fiz y k o c h e m icz n e w ła ś c iw o ś c i g le b - Some c h e m ic a l and p h y s ic o - c h e m ic a l f e a t u r e s o f s o i l s T a b e l a б Rok Year P r o f i l P r o f i l e Poziom H o riz o n cm pH ^ M Ca2+ Mg2+ K+ Na+ S T T1 V% Kw A l ^ 100 Kw h2o KC1 m. e ./1 0 0 g g le b y s o i l 1 2 3 _ 4 5 6 V 8 9 10 11 12 " 1"3 " 14 "i t ■ 1T - ■ 1968 Grzybów 0-1 8 3 ,0 2 ,7 8 ,1 9 1,0 6 0 ,4 9 0 ,0 8 0 ,1 0 1 ,7 3 9 ,9 2 5 ,6 5 3 0 ,6 2 7 ,0 9 6 ,5 1 9 1 ,8 6 18-23 5 ,8 5 ,2 1,81 2 ,9 5 0 ,6 5 0 ,0 8 0,1 1 3 ,6 9 5 ,5 0 5 ,5 5 6 7 ,2 0 ,4 3 0 ,1 7 3 7 ,2 23-50 6 ,6 5 ,5 0 ,5 0 3,91 0 ,3 1 0 ,1 0 0 ,1 1 4 ,4 3 4 ,9 3 4 ,9 3 8 9 ,8 0,5 1 0 ,2 5 4 5 ,9 50-60 6 ,6 5 ,5 0,51 5 ,4 6 0 ,8 1 0 ,1 8 0 ,1 4 6 ,5 9 7 ,1 0 7,11 9 2,8 0 ,2 6 0 ,1 3 5 0 ,0 60-90 6 ,6 5 ,4 0 ,6 2 6 ,5 4 1,21 0 ,1 7 0 ,1 3 8 ,0 5 8 ,6 7 8 ,7 0 9 2 ,8 0,21 0 ,0 9 4 2 ,8 1971 Grzybów 0 -2 5 2 ,2 2 ,1 2 2,00 0 ,8 3 0 ,3 2 0,06 0 ,1 3 1 ,3 4 23,34 4 ,9 9 2 6 ,8 3 0 ,7 5 2 6 ,2 9 8 5 ,4 9 6 25-40 3 ,6 3 ,6 5 ,0 0 0 ,6 4 0 ,2 1 0 ,0 7 0 ,1 2 1 ,0 4 6 ,0 4 3 ,7 5 27,7 3 5 ,8 8 5 ,79 98,4 6 40-60 3 ,3 3 ,2 6 ,4 4 0 ,4 3 0 ,1 9 0 ,0 5 0 ,0 9 0 ,7 6 7 ,2 0 4 ,3 8 17,35 7 ,6 8 7,61 99,0 0 60-90 4 ,0 3 ,7 4 ,5 0 0 ,3 9 0,16 0 ,0 7 0 ,0 9 0 ,7 1 5,21 5 ,2 4 14,54 5 ,6 8 5 ,53 97,3 6 90-120 4 ,0 3 ,8 3 ,9 4 0 ,6 5 0 ,3 9 0 ,0 7 0 , 10 1.21 5 ,15 5 ,11 2 3 ,6 8 4 ,6 7 4,50 9 0 ,0 7 120-150 4,1 3 ,7 3 ,6 9 0 ,8 5 0 ,4 4 0 ,0 6 0 ,0 9 1 ,4 4 5 ,13 5 ,1 2 2 8 ,1 2 4 ,3 9 4 ,1 5 9 4 ,5 3 1968 Grzybów 0-2 0 6 ,6 5 ,5 1,01 2 ,9 2 0 ,4 9 0 ,1 3 0 ,1 9 3 ,7 3 5 ,5 4 5 ,5 9 6 7 ,3 2 0 ,1 0 0 ,0 0 0 ,0 0 21 20-40 6 ,3 5 ,2 0,81 0 ,7 3 0 ,4 1 0 ,0 6 0,11 1,31 2 ,1 2 2,11 6 1 ,7 9 0 ,1 5 0 ,0 0 0 ,0 0 40-60 5 ,3 4 ,0 2 ,8 7 4 ,3 8 0 ,4 9 0 ,0 6 0,16 5 ,0 9 7 ,9 6 7 ,9 0 6 3 ,9 4 0 ,3 5 0 ,21 6 0 ,0 60-120 5 ,0 4 ,0 3,21 3 ,5 7 1 ,2 9 0 ,1 5 0 ,2 5 10,26 13,47 1 3 ,4 7 76 ,1 8 0 ,5 1 0 ,4 5 0 0 ,3 120-150 5 ,1 4,1 1,50 6 ,9 7 1 ,1 3 0 ,1 5 0 ,1 7 8 ,4 2 9 ,9 7 9 ,9 7 0 4 ,0 7 0 ,2 5 0,16 6 4 ,0 1970 Grzybów 0-2 0 5 ,2 4 ,2 2 ,6 2 1,75 0 ,3 3 0 ,0 8 0 ,1 4 2 ,3 0 4 ,9 2 4 ,9 5 46 ,7 4 1 ,29 1,19 92,2 4 21 20-40 5 ,0 4 ,3 1,C6 0 ,4 3 0 ,3 2 0 ,0 7 0 ,1 0 0 ,9 2 1,90 1 ,9 4 4 6 ,4 6 0 ,4 9 0,41 0 3 ,6 7 40-60 5 ,5 4 ,7 1,06 2 ,9 9 0 ,4 2 0,05 0 ,0 9 3 ,5 5 4,61 4 ,6 5 7 7 ,0 0 0 ,8 4 0 ,6 9 8 2 ,1 4 60-90 5 ,2 4 ,0 2,1 3 3,41 0 ,0 5 0 ,11 0 ,1 2 4 ,4 9 6 ,6 2 6 ,7 0 6 7 ,8 2 1,34 1 ,1 7 8 7 ,1 4 90-120 5 ,0 4 ,4 1,69 6 ,0 3 1,2 0 0 , 12 0 ,1 7 8 ,4 0 10,09 9 ,9 9 8 3 ,2 5 1,10 0 ,9 4 8 5 ,4 5 120-150 6,1 5 ,3 0 ,1 9 7 ,2 3 1 ,1 6 0 ,1 5 0 ,1 0 8 ,6 7 8 ,8 6 8 ,9 0 97 ,8 5 0 ,1 0 0 ,0 4 4 0 ,0 0 1971 Grzybów 0-1 5 2 ,9 2 ,8 5,01 0 ,4 4 0 ,2 5 o. 07 0 ,1 0 0 ,8 6 6 ,6 7 3 ,9 4 2 1 ,8 3 3 ,9 7 3,5 4 8 9 ,1 7 21 15-30 5 ,5 4 ,9 2 ,6 2 1,11 0 ,3 0 0 ,0 3 0 ,0 9 1,50 4 ,2 0 4 ,2 2 37,61 0 ,8 4 0 ,6 9 8 2 ,1 4 30-50 4 4 ,5 1,75 1,99 0.3C 0 ,0 8 0 ,0 6 2 ,4 3 4,18 4,11 5 8,13 0 ,6 5 0 ,5 0 8 9 ,2 3 5С-Э0 5 ,2 4 ,2 1,50 1,2 5 0 ,3 3 0 ,0 9 c ,1 0 2 ,2 7 3 ,7 7 3 ,e s 60,21 0 ,7 8 0 ,7 4 9 4 ,8 7 50-130 5,1 4 ,0 3 ,1 2 3 ,7 0 0 ,4 1 0 ,1 5 0,11 4 ,3 7 7 ,4 9 7 , 5 i 5 8 ,3 4 1,64 1,47 8 9 ,6 3 130-150 5,1 4 ,0 3,8 7 4,11 0 ,4 0 0 ,1 7 0 ,1 2 4,81 8 ,6 3 8 ,7 1 55,41 2 ,9 4 2 ,7 6 9 3 ,8 7 14 4 M . D r o ż d ż -H a r a
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1C 11 12 13 14 15 1ó 17 1970 Grzybów 0-20 5 , 5 4 , 6 2,9 4 1,70 0 , 4 2 0 , 0 9 0 , 2 6 2 , 4 7 5,41 5,35 45,69 0 , 2 5 0,11 44,0 0 1 20-40 6 , 4 5 , 4 0 , 8 8 0 , 8 9 0 , 3 7 0 , 0 5 0, 1C 1,41 2, 29 2, 30 61 ,5 7 0 , 0 9 0 ,0 4 44 ,4 4 40-67 6 , 5 5 , 4 0 , 4 3 4,25 0 , 6 3 0, 12 0, 11 5, 11 5, 5 4 5, ü 4 92 ,2 3 0 , 0 9 0 ,0 4 44,44 67-98 5 , 7 4 , 2 1,38 7, 68 0 , 9 6 0 , 1 7 0 , 1 0 3 , 9 1 10,29 9, 95 3 6 , 5 2 0 , 3 5 0, 15 4 2 , 8 5 . 98-130 6 , 9 5,1 0, 8 8 9, 28 1,60 0 , 2 0 0 , 2 3 11,31 12,19 12, 10 92,78 0 , 1 0 0 ,0 0 0 , 0 0 130-150 6 , 8 5 , 0 0 ,7 5 7,91 0 , 9 8 0 , 1 9 0 , 2 0 9, 28 10,03 10,00 92,5 2 0 , 1 0 0 , 0 0 0 , 0 0 1971 Grzybów 0-30 5, 2 4 , 2 4,25 0 , 8 5 0 , 2 0 0 , 1 4 C,.10 1, 29 5, 54 5 ,5 4 23,28 0, 51 0 ,4 3 84 ,3 1 1 30-50 6,1 5,1 1,44 0 ,6 5 0 ,3 1 0 , 1 2 0 , 1 0 1,18 2 ,6 2 ? » 65 45, 03 0 , 1 0 0, 0 4 40, CO 50-80 6 , 2 5 , 2 1,48 5, 76 0 , 4 0 0 , 1 2 0 , 0 8 6 ,3 6 7 , 3 4 7 ,9 0 3 1 , 1 2 0,1C 0, 0 4 40 ,0 0 80-110 6 , 4 5 , 3 1,44 8, 4 1 1,0 2 0,16 0 , 1 2 9, 71 11,15 11,17 3 7 , 0 9 0,C3 0, 0 3 37,50 110-130 6 , 8 5, 6 1,36 9 ,6 9 1,41 0 , 1 7 0, 11 11,38 12,73 12,73 3 9 , 3 9 0 , 0 8 0 ,0 0 0 , 0 0 130-150 6 , 9 5 ,9 0, 7 5 8 , 9 0 1, 0 4 0 , 1 7 0 ,2 3 10,3* 11,09 11,10 93,23 0 , 0 8 0 ,0 0 0 , 0 0 1970 Tuczępy 0 -2 0 6 , 4 5 , 3 2 ,1 2 1,6 3 0 , 6 4 0 , 0 7 0, 11 2, 4 5 4 , 5 7 5,64 53,61 0 , 0 9 0, 0 4 44, 44 23 20-40 5 , 9 5 , 0 1.12 1, 65 0 , 2 9 0 , 0 7 0 , 1 0 2, 31 3, 4 3 3 ,4 5 67 ,3 4 0 , 1 0 0 ,0 4 40, 00 40-55 6 , 8 5 , 7 1,25 5 ,5 4 0, 4 1 0 , 1 2 0 , 1 4 6, 21 7 ,4 6 7, 46 8 3 , 2 4 0 , 0 3 0 , 0 3 37,50 55-90 5 , 4 4 , 5 1, 82 9, 42 1,3 3 0,16 0 , 1 9 11,1 0 12,92 12,89 85 ,9 1 0 , 6 9 0 , 5 2 75, 50 90-120 5, 9 4, 6 1,29 8 ,4 1 0,61 0 , 1 5 0 , 2 2 9, 3 9 10,68 10,65 8 7 , 9 2 0 , 2 5 0,11 4'l ,00 120-150 6 , 3 4 , 9 0 , 6 9 7 , 1 3 0 , 8 9 0 , 0 9 0 , 1 8 8 , 2 9 8 , 9 1 3 , 9 0 93, 04 0,*10 0 , 0 4 40, CC 1971 Tuczępy 0- 30 6 , 5 5 , 4 2, 56 1, 85 0 , 6 1 0 , 1 2 0 , 1 0 2, 63 4, 53 3, 60 59,16 0 , 0 8 0 , 0 2 25, 00 23 30-50 6 , 3 5 , 2 1,07 1,65 0 , 3 9 0 ,1 1 0 , 1 0 . 2 ,2 7 3, 34 3, 35 67 ,66 0 , 1 0 0, 0 4 40, GO 50-80 5 . 4 4 , 5 1, 87 4 , 9 7 0 , 6 2 0 , 1 5 0 , 1 0 5 , 8 4 7 , 6 9 7 ,7 0 75,81 0 , 5 9 0,41 6 9 , 4 9 8 0 -9 5 5, 3 4 , 6 1, 99 9 , 2 7 1, 23 0 , 1 4 0, 11 10, 75 12,74 12,75 8 4 , 3 9 0 , 7 4 C, 53 71, 62 95-120 6 , 4 4 , 7 1,19 8, 0 1 1,11 0,16 0 , 1 4 9 , 4 2 10,64 10,59 8 8 , 0 7 0, 21 0 , 0 9 42,8 0 120-150 6 , 3 4 , 9 0 , 7 7 6 ,7 3 0 , 8 2 0 , 1 5 0 , 1 0 7 , 8 0 8 , 5 7 8 , 6 3 9 1 , C2 0 , 1 0 0 , 0 4 40 ,0 0 Z n ie k sz ta łc e n ie chem iczne gle b o k o lic k o p a ln i siarki G rz yb ów 1 45 *
M. Drożdż-Hara
filu б pH w 1 N K Cl w poziom ie w ierzch n im w ahało się od 2,7 w 1968 r. •do 2,1 w 1971 r. (tab. 6). W lata ch 1970-1971 obniżenie pH {m inim um 2,8) w ystępow ało w poziom ach w ierzch n ich p ro filu 2 1. Z w iązan a z od czynem g leb y kw asow ość w y m ien n a w om aw ianych pro filach w y stę pow ała we w szystkich poziom ach g enety czn y ch i w ah ała się od 0,08 do 30,7 m.e./100 g gleby. N ajniższe jej w artości (0,08-0,74 m.e./100 g gleby) b yły c h a ra k te ry sty c z n e d la profilów 21 (1968 r.) i 23 z w yraź nym m ak sim u m w poziom ie podścielającej g liny n a głębokości 60-120 cm. G lin ruch om y stw ierdzo n o w obu p ro filach w w iększych ilościach w poziom ach głębszych i udział jego w kw asow ości w ym iennej w ynosił od 25 do 8 8% .
O d w ro tn ą zależność obserw ow ano w p ro filu 1, któ reg o w ierzch nie poziom y -były k w aśn iejsze niż głębsze i za w iera ły g lin ruchom y. Za k w aszenie w ierzch n ich poziom ów pro filu 1 mogło być spow odow ane przelz zanieczyszczenie sia rk ą (bliskie sąsiedztw o źródła em isji). N a j w yższa kw asow ość w y m ien n a w y stęp o w ała w poziom ach w ierzch nich gleb skażonych sia rk ą i w z ra sta ła w m ia rę upływ u czasu, szczególnie w pro filu 6. W 1968 r. kw asow ość w y m ien n a w poziom ie w ierzchn im tego p ro filu w ynosiła 7,7 m.e./100 g gleby i w głąb p ro filu m ala ła do 0,44-0,21 m.e./100 g gleby, a w 1971 r. dochodziła do 30,75 m.e./100 g gleby, w poziom ach głębszych zaś w ynosiła 4,39-7,68 m.e./100 g gleby.
U dział glinu ruchom ego w kw asow ości w ym ien n ej był n ajw ięk szy w p ro filu 6 w 1971 r. i w ah ał się od 85 do 99%, a n a stę p n ie w latach 1970-1971 w p ro filu 21 od 40 do 95%.
O kw asow ości w y m ien n ej decy du ją k a tio n y w odorow e i glinow e; kw asow ość w ym ienn a u jaw n iła się w p ro filach 1, 21 (w 1968 r.) i 23 p rzy pH (H20 ) 6,5 i w yższym , ale w zak resie pH (H20 5,5 do 6,5 glin sta n o w ił do 50% kw asow ości w y m ien n ej, a przy pH (H20 ) niższym niż 5,5 ponad 50% tej form y kw asow ości. S po strzeżen ia te są zgodne z w y n ik am i b ad a ń w ielu a u to ró w [5, 7]. Ilości g lin u znalezione w p ro filu 6 i 2 1 św iadczą o jego silny m u ru ch o m ien iu w sk u te k w zro stu za k w aszen ia i o b n iżen ia się pH w w y n ik u o d d ziały w an ia k w asu sia rk o wego (tab. 4, 6) tw orzącego się z u tle n ia n ia sia rk i rodzim ej. W edług M o s k a l a [7] pod w pływ em p o w stający ch w glebie kw asów o rg an icz
nych i n ieo rg an iczn y ch A l(OH) 3 przechodzi w sta n w ysokiej d y sp e rsji, aż do sta n u m o leku larn eg o ro zp ro szen ia w ystępująceg o p rzy bardzo d użym zakw aszeniu.
W dośw iadczeniach m odelow ych w w a ru n k a ch lab o ra to ry jn y c h p rze bieg procesów glebow ych był znacznie szybszy niż w polu, stąd okres c z te re c h m iesięcy był zbyt długi, by stw ierd zić po śred n ie e ta p y za kw aszen ia gleby pod w pływ em skażenia sia rk ą [3].
Sum a zasad w ym iennych w kom pleksie sorpcy jny m gleb zanie czyszczonych sia rk ą w y raźn ie m alała w czacie w p ro filu glebow ym
Zniekształcenie chemiczne gleb okolic kopalni siarki Grzybów 147
N ajm n iejsze jej w artości, nie p rze k ra cz a ją c e 1,44 m.e./100 g gleby, stw ierd zo n o w 1971 r. w p ro filu 6 n a polu g ó rniczym D, n a to m ia st w 1968 r. w poziom ie p o dścielającej g lin y w ynosiła 8,05 m.e./100 g gleby. W p ro filu 2 1 (sąsiednie pole górnicze) w la ta c h 1970-1971 w a r tość S w yraźnie zm niejszyła się w po rów n aniu ze stan em w yjściow ym z 1968 r.
W pro filach 1 i 23 su m a zasad w y m ien n y c h w z ra sta ła t głębokością, do 11 m.e./100 g gleby n a głębokości 60-120 cm. W poziom ach w ierzch nich p ro filu 1 obserw ow ano nieznaczne zm niejszenie w artości S i w zrost jej w poziom ach głębszych.
W łaściwości sorpcyjne, a szczególnie skład kationów w ym iennych, ilu s tru je pr'zede w s'zystkim dw uczłonow ość pro filu ; m ożna w yróżnić część m n iej zasobną w k a tio n y w y m ien n e (pow ierzchniow ą w a rstw ę piaszczystą) oraz głębsze, zw ięźlejsze poziom y, zasobniejsze zw łaszcza w C a2+. W k om pleksie so rp cy jn y m w śród k atio n ó w zasadow ych dom i n u ją k a tio n y d w uw arto ścio w e Ca2+ i M g2+ i w y k azu ją podobną zm ien ność jak sum a zasad w y m ienn y ch (tab. 6).
Pojem ność so rp c y jn a gleb T x oznaczona m etodą M ehlicha w m ody fik acjach H o ffm ana w ah ała się od 2,0 do 13,5 m.e./100 g gleby. P o jem ność so rp c y jn a we w szy stk ich p ro fila c h (1 i 21 w 1968 r. oraz 23) w poziom ach p odścielającej g lin y b y ła znacznie w yższa od pojem ności sorp cy jn ej w a rstw w ierzchnich, co je s t w y n ik iem nie tylk o spiaszcze- n'ia g ó rn y ch poziom ów, ale rów nież zróżnicow ania sk ład u m in eraln eg o p ro filu .
W pływ obecności m in e rałó w g ru p y m o n tm o ry lo n ito w ej w głębszych w a rstw a c h w p o ró w n a n iu z w a rstw am i w ierzch n im i na W zrost pojem ności so rp c y jn e j gleb w y d aje się oczyw isty. N ależy je d n a k zaznaczyć, że o w łaściw ościach so rp c y jn y c h gleb d ecy d uje n ie tylko jakość m in e ra łó w ilasftych. ale ich ilość i s'posôb p o w iązan ia z p róchnicą. W p ro filach skażon ym s ia rk ą 6 i 21 w la ta c h 1970-1971 obserw u je się zm n iej szenie pojem ności so rp c y jn e j w p o ró w n a n iu ze sta n e m w yjściow ym . F a k t te n spow odow any je s t lo kaln ą zm iennością składu m echanicznego, a także w zrostem kw asow ości, szczególnie w p ro filu 6.
D uży w zrost kw asow ości w p ro filu 6 w 1971 r. do głębokości 60 cm i w poziom ie pow ierzchnio w y m p ro filu 21 pow oduje, że w artość T obli czona z sum o w ania S + H je st w iększa od Tj fak ty czn ej, oznaczonej z ilości Ba2+ w yp arteg o m etodą M ehlicha w m odyfikacji H offm ana. S tan podobny stw ierd zo n o w sztuczinym p ro filu gleby z d o datk iem siark i w dośw iadczeniu m odelow ym . J e s t to praw dopodobnie spow odow ane d użą ilością glinu, k tó ry p rzy czy nia się do zakw aszenia gleby w sk u tek jego zdolności do h y d ro lizy [3]. W glebach silnie k w aśn y ch glin zaab so rb o w an y jest w rów now adze z jo n am i A P V w roztw orzę glebow ym i przechodząc do ro ztw o ru p rzy ozn aczaniu kw asow ości m etodą M ehli cha będzie go zakw aszał.
148 M. Drożdż-Hara
S to pień w ysycenia kom p leksu sorpcyjnego przez zasady w pro filach skażonych siark ą m alał w czasie. N ajniższe w arto ści V % (do 29°/o) stw ierd zo n o we w szystkich po’ziom ach g en ety czn y ch p ro filu 6, a w p ro filu 2 1 w poziom ie w ierzch nim w ro k u 1971 (tab. 6).
W p orów naniu z poprzednim i latam i w ro k u 1971 w pro filu 21 stw ie r dzono we w szystkich poziom ach g enetycznych m niejszą w artość V%>. W profilach 1, 21 (w 1968 r.) i 23 stopień w ysycenia kom pleksu sorpcyjnego przez zasady w ahał się w g ranicach od 23,3 do 92,8%, p rzy czym n a j m niejszą w artość stw ierdzono w poziomie w ierzchnim pro filu 1.
PODSUMOWANIE
O trzy m an e w y n ik i a n ality czn e p ozw alają stw ierdzić, że w w y n ik u dłu gotrw ałeg o oddziaływ ania na glebę s ia rk i i p ro d u k tó w jej p rze m ia n zachodzą w glebie ilościow e i jakościow e zm iany, k tó re m ożna u ch w y cić w ścisłym dośw iadczeniu m odelow ym , elim in u jąc w pływ in n y ch czynników glebotw órczych [3].
B ezpośrednią p rzy czyn ą u jaw n ia jąc y c h się zm ian w łaściw ości fizy kochem icznych i chem icznych gleb są z ja w isk a p ierw o tn e, tj. za n ie czyszczenie sia rk ą e le m e n ta rn ą i p rocesy przem ian, w w y n ik u k tó ry c h p o w stają k w asy m in e raln e , a te w w iększym stę ż e n iu pow odują silne zakw aszenie gleb. T en o s ta tn i proces w yw ołuje cały łań cu ch zjaw isk w tó rn y ch , stan ow iący ch d ru g ą przy czy n ę zm ian w łaściw ości fizyko- chem iczr.ych i chem icznych gleby. Isto tą zjaw isk w tó rn y ch jest ro zkład m in e ra łó w glin ok rzem ianow ych i p o jaw ien ie się w glebie dużych ilości g linu i żela'za [3]. U w olnione w sk u te k tego p rocesu g lin i żelazo w k w a ś n ym śro do w isk u podlegają h y d ro lizie [5, 7] i zakw aszają w tó rn ie śro dowisko.
Wzrc<st kw asow ości połączony z p rzem y w an iem pow oduje u su n ięcie k atio n ó w zalsadowych z k o m p lek su sorpcy jnego gleby; jednocześnie stw ierd za się obniżenie w skaźnika V°/o. P ojaw ien ie się glinu ru ch o mego w znacznym stężeniu do pew nego stopnia zw iększa sztucznie po jem ność so rp c y jn ą gleby. G lin bow iem je st w olny, a p o z o ru je w ym ienny. F a k t ten p o tw ierd z ają w y n ik i b a d a ń n ad oddziaływ aniem k w a su sol nego na glebę, k tó ry u ru ch a m ia jąc duże ilości glinu w pływ ał na w zrost pojem ności so rp c y jn e j obliczonej z sum o w ania k atio n ó w w ym ienn y ch S i kw asow ości w y m ien n ej ( A l^ '+ H j.) sk ład ający ch się na w arto ść T [15].
LITERATURA
[1] Dokumentacja geologiczna złoża siarki rodzimej Grzybów Gacki. Kat. B.,
część hydrologiczna (maszynopis).
[2] D r o ż d ż - H a r a M., K o m o r n i c k i T.: N iektóre w łaściw ości chem iczne gleb zanieczyszczonych przez siarkę w rejonie kopalni. X IX Ogólnopolski Zjazd Naukowy PTG, Ochrona Środowiska Glebowego, Puław y 1972, 270-277. [3] D r o ż d ż - H a r a M.: Studia nad w pływ em zanieczyszczenia siarką na prze miany gleb uprawnych w sąsiedztw ie kopalni siarki. Część I. N iektóre w ła ś
Zniekształcenie chemiczne gleb okolic kopalni siarki Grzybów 149 ciwości chem iczne gleby skażonej siarką — doświadczenie modelowe. Rocz. glebozn. 28, 1977, 1.
[4] G r z e b i e n i e w s k a Z.: Zagrożenie zanieczyszczenia powietrza atm osferycz nego przy eksploatacji polskich złóż siarki. I Krajowe sympozjum na temat: „Ochrona powierzchni przed szkodami górniczym i”, K atow ice 1969.
[5] K a c - K a c a s M.: Badania nad potencjalną kw asow ością gleby. Pam. puł. 1967, 24, 1-150.
[6] L e k a n S., P i ę t a J.: Degradacja użytków rolnych w rejonie kopalni siarki Grzybów. X IX Ogólnopolski Zjazd N aukowy PTG, Ochrona Środowiska G le bowego, Puław y 1972, 259-269.
[7] M o s k a l S.: Glin ruchomy w glebach kwaśnych i metody jego oznaczania. Rocz. glebozn. 3, 1954, 154-173.
[8] N e l 1 e r J. R.: Extractable sulphate sulphur in soils of Florida in relation to am ount of clay in the profile. Soil. Sei. Soc. Amer. Proc. 23, 1959, 346. [9] P o n d e i H.: N iektóre w łaściw ości chem iczne i fizyczne gleb piaskowych
woj. kieleckiego. Rocz. nauk roi. 18-A-3, 1958, 453-492.
[10] R e i m a n n B., M i c h a j l u k L., B o r o w i c z A.: Szkodliwy w pływ n ie których form siarki na glebę terenów przyfabrycznych przy Poznańskich Za kładach Przem ysłu Chemicznego w Poznaniu-Zegrzu. Rocz. glebozn. 18, 1968, 2, 537-543.
[11] Roczniki K lim atyczne 1967-1971. PIHM Warszawa.
[12] S ę k i e w i c z J., Z a w a d z k i J.: W pływ eksploatacji otworowej na zm ia ny chemizmu wód w rejonie złoża siarki. Maszynopis.
[13] S i u t a J.: W pływ em isji przem ysłowych na chem iczne i biologiczne w łaści w ości środowiska. IUNG, P uław y 1972, 1-45.
[14] S i u t a J.: Ochrona środowiska i rekultyw acja użytków rolnych. Sprawozda nie z badań. Cz. II. Grzybów. IUNG, Puław y 1972, 198-362.
[15] S i u t a J., M o t o w i с к a-T e r e 1 а к Т.: Rozpuszczalność niektórych m ine
ralnych składników gleb pod w pływ em działania roztworów NC1, C2H40 2,
C6H807 i C12H22Ou . Pam. puł. Prace IUNG, 1966, 22, 88-99.
[16] S i u t a J., L e k a n S.: R ekultyw acja gleb zdewastowanych w procesie otw o rowej eksploatacji siarki. X IX Ogólnopolski Zjazd N aukowy PTG, Ochrona Środowiska Glebowego, Puław y 1972, 251-158.
[17] S k a w i n a T.: Charakterystyka zmian glebow ych w yw ołanych przez zanie czyszczenia powietrza w Górnośląskim Okręgu Przem ysłowym . Zesz. nauk. AGH, Zesz. sp. 12, 1967, 12. 234-248.
[18] S k a w i n a T., T r a f a s M., G o ł d a T.: Koncepcje rekultyw acji terenów pogórniczych kopalni siarki Jeziórko. X IX Ogólnopolski Zjazd N aukowy PTG, Ochrona Środowiska Glebowego, Puław y 1972, 219-228.
[19] System atyka Gleb Polski. Rocz. glebozn. 15, 1974, 1.
М . Д Р О Ж Д Ж -Г А Р А ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ВЛИЯНИЮ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СЕРОЙ НА ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ОБРАБАТЫВАЕМ ЫХ ПОЧВ В ОКРЕСТНОСТЯХ СЕРНОГО РУДНИКА Ч А С Т Ь 2-Я . И З М Е Н Е Н И Я Х И М И Ч Е С К И Х И Ф И З И К О -Х И М И Ч Е С К И Х С В О Й С Т В О Е Р А Е А Т Ы Е А Е М Ы Х П О Ч В З А Г Р Я З Е Н Н Ы Х С ЕРО Й Инст\итут почво-ведения, агрохимии и микробиологии, Сельскохозяйственная академия в Кракове Р е з ю м е Вокруг серного рудника в Гжыбове находятся поч-вы с механическим со ставом супесей, залегающие на глине, поверхностно отлееные, слабо-кислые к кислые, образованные из плейстоценовых пород.
150 M. Drożdż-Hara С ростом загрязнения серой поверхности почвы повышалось общее содер жание серы с 0,2-0,7% на 1,5% (табл. 4). Одновременно повысилось количество сульфатов с нормальной величины 3-20 мг S0 4 на 10 0 г почвы до 1213 мг на 100 г в экстремальных случаях (табл. 4). С течением времени при все повыщающемся загрязнении повысилась ки слотность почвы; в пунктах сильного загрязнения отмечано падение значений pH в пахотном слое д а ж е ниж е 3,0. Длительное загрязнение серой способство вало продвижению кислотности в глубину профиля. Обнаружена высокая обменная и гидролитическая кислотность в профилях найболее загрязненных серой; в (начальном периоде высшие значения отмеча лись в поверхностном горизонте, но с течением времени это охватывало и более глубокие горизонты. Большие количества обменного алюминия были обнаруж е ны в проф илях подверженных найболее интенсивному и длительному загряз- знеию серой. Участие алюминия в обменной кислотности было самое высокое в профиле наиболее сильно загрязненном серой. В контрольных профилях об менная кислотность и количество обменного алюминия находились в пределах обычно отмечаемых на песчаных почвах. Вследствие загрязнения почв серой сильно понижалось содержание щ е лочных катионов, сперва в поверхностных горизонтах а затем и в целом про филе. М . D R O Z D Z -H A R A
STUDIES ON THE EFFECT OF POLLUTION BY SULPHUR ON THE TRANSFORMATION OF ARABLE SOILS IN THE NEIGHBOURHOOD OF A
SULPHUR MINE
P A R T II. C H E M IC A L „ D E F O R M A T IO N ” O F A R A B L E S O IL S P O L L U T E D B Y S U L P H U R N E A R S U L P H U R M IN E G R Z Y B Ó W
Institute of Soil Science, A gricultural Chemistry and Microbiology, Agricultural U niversity at Cracov
S u m m a r y
In the neighbourhood of the suphur mine in Grzybów there are loamy sand soils on underlying loam, pseudogleyed, w eakly acid or acid, formed on Pleisto- cenian rocks.
As the pollution of the soil surface by suphur incfreases, the amount of total suphur increases from 0.2-0.7% up to 1.5% (Table 4). At the same time, the
amount of sulphates increases, from the normal content 3-20 mg S 04 per 100 g
of soi lup to 1213 mg per 100 g of soil in extrem e cases (Table 4).
With the passing of tim e and w ith increasing pollution, acidification also increases; in strongly polluted soils, in the arable layer, pH may decrease even below 3.0. Long-term influence of soil pollution by sulphur causes translocation
<A the acidity down the profile.
Exchange acidity and hydrolytic acidity are high in the most polluted pro files; to begin with, the highest values occur in the arable horizon A p and, in time, comprise the deeper horizons. Exchangeable alum inium was found in large am ounts in the profiles w here the pollution by sulphur w as the strongest and of longest duration; allum inium has the largest part in exchange acidity of the most sulphur-polluted profile. In control profiles the exchange acidity and the amounts of exchangeable alum inium are w ithin lim its norm ally found in sand soils.
As an effect of soil pollution by sulphur the content of basic cations strongly decreases, at first in the upper horizons, and then in the w hole profile.
D r M a r i a D r o ź d ź - H a r a
I n s t y t u t G l e b o z n a w s t w a , C h e m i i R o l n e j i M i k r o b i o l o g i i A R K r a k ó w , al. M i c k i e w i c z a 21
