Poprzedni Spis treści Następny

9. Gleby

autor:Andrzej Greinert

Degradacja gleb - nieodłączny element procesów urbanizacji [fot. Greinert A. 2004]

Specyfika rozwoju Zielonej Góry - z długim okresem trwania na poziomie małego miasteczka o charakterze rolniczym i potem rolniczo-przemysłowym oraz dynamiczną urbanizacją i industrializacją w połowie XX wieku - zaowocowała ogromnie zróżnicowaną antropopresją wobec środowiska przyrodniczego. Obraz ten dopełnia rzadko spotykane w naszym kraju bezpośrednie otoczenie rozwijającego się miasta, w postaci zwartych obszarów leśnych. Stąd też na terenie miejskim współczesnej Zielonej Góry odnajdujemy szereg utworów glebowych obrazujących zróżnicowaną antropopresję. Wśród gleb zielonogórskich stwierdza się występowanie zarówno gleb o nie zmienionej budowie morfologicznej, jak też gleb antropogenicznych.

Przekształcenia antropogeniczne gleb odnajdujemy współcześnie w niemal wszystkich obszarach naszego globu. Stwierdzenie ich obecności nie jest przez to wystarczającym powodem wyróżnienia gleb miejskich spośród ogółu gleb. Podstawę do takiego wyróżnienia daje odmienna skala przekształceń i ich długotrwałość. Wymiarem zaistniałego stanu rzeczy jest określenie gleb miejskich jako znajdujących się pod stałą, bezpośrednią antropopresją.

Powszechnie na obszarach miejskich występują przekształcenia mechaniczne profilu glebowego. Najczęściej polegają one na:

- przemieszaniu poziomów i warstw glebowych w układzie pionowym i poziomym;

- domieszaniu do materiału glebowego materiałów obcych, głównie o charakterze odpadów;

- skróceniu profilu glebowego, przeważnie przez usunięcie poziomu próchnicznego;

- ubiciu warstw glebowych przez ciężki sprzęt budowlany.

Towarzyszy im szereg przekształceń chemicznych i fizyczno-chemicznych, które można scharakteryzować jako wyrażające się w zmianach:

- zasolenia gleb = zawartości w glebach soli rozpuszczalnych w wodzie,

- wzajemnego stosunku do siebie jonów,

- odczynu gleby,

- zawartości próchnicy glebowej,

- zawartości pierwiastków śladowych,

- zawartości niektórych substancji organicznych, np. pochodnych ropy naftowej,

- zawartości produktów rozkładu materii i mikrobiologicznej przemiany materii (intoksykacja metaboliczna).

9.1. Gleby miejskie w nauce polskiej na tle doświadczeń innych krajów

Rozpoznanie gleb i ich charakterystyka, czy to dla potrzeb monitoringu, czy też innych opracowań o charakterze naukowym i utylitarnym, wymaga pewnych uproszczeń. Podstawowym wymogiem wobec gleb miejskich jest w tym zakresie klasyfikacja gleb, a następnie kartografia glebowa obszarów miejskich. W naszym kraju kwestie te są problematyczne z uwagi na brak dopracowanej klasyfikacji gleb antropogenicznych. IV Wydanie Systematyki Gleb Polski wyróżnia w rzędzie gleb industrio- i urbanoziemnych cztery typy gleb:

- gleby o niewykształconym profilu,

- gleby próchniczne,

- pararędziny antropogeniczne,

- gleby słone antropogeniczne.

Gleboznawstwo polskie traktuje jednak powyższy podział zaledwie jako przyczynek do dyskusji, a wyróżnione typy gleb uznaje za podział umowny [Dobrzański, Zawadzki 1995]. Czarnowska [1995] przytoczyła, za Czerwińskim i Praczem [1990], rozwiniętą systematykę gleb miejskich, opartą na czwartym wydaniu Systematyki Gleb Polski:

1) Gleby przekształcone mechanicznie:

- o wymieszanych poziomach genetycznych,

- o skróconym profilu;

2) Gleby nasypowe:

- krzemianowo-gruzowo-odpadowe,

- krzemianowo-gruzowo-węglanowe,

- inne (zgodnie z rodzajem materiału);

3) Gleby przekształcone chemicznie:

- sołonczaki antropogeniczne,

- sołońce antropogeniczne,

- gleby skażone metalami ciężkimi.

Widoczne w niej są zagadnienia przekształceń gleb obszarów zurbanizowanych. Szczególną uwagę przy tym zwrócono na rolę materiałów antropogenicznych w kontekście kształtowania się tych gleb.

Systematyka gleb nie jest prostym zagadnieniem gleboznawczym, z racji przyjmowania w różnych okresach czasu odmiennych kryteriów służących wyodrębnianiu i ocenie poszczególnych jednostek systematycznych. To z kolei bezpośrednio związane jest ze zróżnicowanym podejściem do gleby i jej funkcji w roli jednego
z elementów ekosystemów. Problematyka ta wobec gleb obszarów zurbanizowanych jest jeszcze bardziej skomplikowana z racji złożoności wewnętrznej, skomplikowania oddziaływań i nie przez wszystkich przyjmowanej idei miasta jako elementu współczesnego świata w rozumieniu ekologicznym.

Idąc torem myślowym profesora Burghardta z Essen [1994], w odniesieniu do gleb miejskich stwierdzić należy, że ich klasyfikacja oparta o genezę i charakterystykę profilu glebowego jest możliwa tylko i wyłącznie na podstawie starannych, szczegółowych badań. Pierwsze systemy klasyfikacyjne powinny być wobec tego ustanawiane w oparciu o użytkowanie terenu jako czynnika rozwoju gleb, przy równoległym poszanowaniu innych kryteriów, do których należą:

- zgodność z głównymi zasadami narodowej i międzynarodowej klasyfikacji gleb;

- przydatność dla praktyki;

- uwzględnienie budowy i właściwości typowych dla gleb miejskich.

Użytkowanie gleb jest tutaj pierwszoplanowe jako bezpośrednio przekładające się na kształtowanie się ich chemizmu, w tym zachowanie się zanieczyszczeń.

Koncepcja powyższa została wykorzystana również w opisie gleb Zielonej Góry, które jako utwory o złożonej genezie i charakterystyce (morfologii profilu glebowego, właściwości fizycznych, fizyczno-chemicznych i składu chemicznego), zostały wstępnie podzielone na genetyczno-funkcjonalne grupy gleb. Zasadniczym przy tym problemem było zachowanie spójności morfologii i charakterystyki gleb wewnątrz wydzielonych grup. Wydzielenie grup utworów glebowych jest istotne z punktu widzenia praktycznego wykorzystania wiedzy o glebach miejskich: w planowaniu osiedli, tras komunikacyjnych, zabudowy, do wyznaczania stref potencjalnego ryzyka ekologicznego i innych działań praktycznych oraz dla ujęcia naukowego. Na podstawie opisywanego podziału Greinert A. [2003] dokonał nowej klasyfikacji gleb obszarów zurbanizowanych. Ujmuje ona różne formy antropopresji, uwzględniając przy tym konieczność związku przyczynowo-skutkowego między nimi, a przebiegiem genezy i dalszego rozwoju konkretnych gleb. Tym samym spełnia wymogi stawiane genetycznym klasyfikacjom gleb. Zgodnie ze współczesnym gleboznawstwem światowym jest to warunek brzegowy dobrej klasyfikacji [Hiller, Meuser 1998, Blume, Runge 1978, Meuser 1996].

Rysunek 9-1. Koncepcja klasyfikacji gleb miejskich jako integralnej części Systematyki Gleb Polski [Greinert A. 2003].

9.2. Geneza i morfologia gleb zielonogórskich

Na obszarze Zielonej Góry dominują gleby składowiskowe z różnych materiałów macierzystych, co ma swoje odzwierciedlenie w intensywności działalności budowlanej. Do gleb składowiskowych zalicza się gleby silnie przekształcone w toku procesów związanych z urbanizacją i industrializacją ośrodka miejskiego.
W efekcie gleby te wykazują bardzo zróżnicowaną morfologię profili glebowych, z bezładnie rozmieszczonymi warstwami glebowymi. Warstwy gleb składowiskowych usypane są sztucznie z różnorodnych materiałów, zarówno naturalnej, jak antropogenicznej genezy. Ponieważ materiały genezy naturalnej charakteryzują się odmiennymi cechami i właściwościami niż materiały antropogeniczne, obecność ich rzutuje w sposób zasadniczy na budowę i właściwości gleb z nich wytworzonych.

Z punktu widzenia rozwoju gleb miejskich, domieszki o znaczącym udziale w masie glebowej stanowią ich skały macierzyste. Domieszki o takim udziale, występujące w powierzchniowej warstwie gleby (0-20 cm), oddziałują z kolei na niższe warstwy i poziomy glebowe poprzez zmianę właściwości wód opadowych infiltrujących w głąb profilu glebowego. Analizując obecność opisywanych domieszek w warstwach powierzchniowych (0-20 cm) gleb zielonogórskich aż 25% z nich zawiera istotne ilości szkła, co jest wynikiem stosowania niedostatecznie czystego kompostu z odpadów komunalnych jako substancji użyźniającej oraz niekontrolowana depozycja szkła ("zaśmiecanie" powierzchni gleb). Ostatni z wymienionych powodów jest także przyczyną obecności w glebach części ceglanych, drewnianych, plastikowych, zaprawy cementowo-wapiennej oraz nie rozłożonych odpadów organicznych. Obecność kamieni w glebach ma naturalną i antropogeniczną przyczynę, przy czym w pierwszym przypadku wyraźne jest przesunięcie tych części na powierzchnię z warstw głębszych (rys. 9-2).

Rysunek 9-2. Domieszki w powierzchniowych warstwach (0-20 cm) profili zielonogórskich gleb [Greinert A. 2003].

Znajdujące się głębiej w profilach glebowych warstwy i poziomy glebowe charakteryzują się wyższym udziałem domieszek niż warstwy powierzchniowe (61,1%). Świadczy to o przykryciu czystszymi materiałami gleb składowiskowych - zanieczyszczonych domieszkami. Jest to zjawisko powszechne w odniesieniu do gleb terenów budowlanych. 23,5-procentowy udział warstw i poziomów wzbogaconych w kamienie, żwir
i piasek różnych granulacji jest efektem depozycji nie wykorzystanego kruszywa budowlanego. 21,3% warstw i poziomów glebowych charakteryzuje się istotnym udziałem mieszanego gruzu budowlanego, gruzu ceglanego, zaprawy cementowo-wapiennej, ceramiki budowlanej, betonu, drewna oraz odłamków asfaltowych, bruku i tłucznia drogowego. Ogólnie, ponad 40-procent warstw i poziomów glebowych na obszarze Zielonej Góry, wykazuje istotne domieszki materiałów budowlanych. 3,3% warstw i poziomów glebowych zawiera odpadowe szkło i elementy z tworzyw sztucznych. Interesujący jest wysoki udział warstw i poziomów wzbogaconych istotnie w żużle różnego pochodzenia. Wiąże się to z niekontrolowanym w przeszłości pozbywaniem się odpadów z kotłowni i ciepłowni oraz utwardzaniem nawierzchni alejek i dróg tymi materiałami.

W nielicznych profilach znaleziono również soczewki gliniaste i ilaste w bezpośrednim otoczeniu gruzu ceglanego. Jest to wynikiem zlasowania tych materiałów budowlanych.

Skala przekształceń, klasyfikujących gleby do grupy gleb składowiskowych, jest na terenie Zielonej Góry bardzo różna. Tym samym w kategorii tej znajdują się zarówno depozyty miąższe - tworzące cały profil glebowy, jak depozyty częściowe, w których materiał naniesiony zalega na zaburzonych warstwach naturalnych lub na glebie niezniszczonej.

Rysunek 9-3.  Rozkład występowania domieszek w poziomach i warstwach profili glebowych (0-150 cm) z obszaru Zielonej Góry [Greinert A. 2003].

Profile gleb składowiskowych charakteryzują się często ostrym przejściem między sztucznie usypanymi warstwami. Dzięki temu, w większości przypadków, antropopresja wobec gleb miejskich jest łatwa do zdiagnozowania. Część warstw wykazuje też nadmierne zagęszczenie w wyniku stosowania ciężkiego sprzętu budowlanego, stwarzając barierę dla korzenienia się roślin, a czasem także dla swobodnego przepływu wody i gazów.

Rysunek 9-4.  Przejście między poziomami i warstwami gleb z obszaru Zielonej Góry

Fot. 1-3.  Profile glebowe wybranych typów gleb zielonogórskich - od lewej: hortisol, gleba inicjalna, gleba składowiskowa [Greinert A. 2005].

Na niektórych obszarach Zielonej Góry, obecnie nie zabudowanych, zachowały się gleby zawdzięczające swoje powstanie innym oddziaływaniom:

- głębokie, próchniczne gleby ogrodowe - hortisole (FAO: Fimic Anthrosols, WRB: Hortic Anthrosols), występujące w rejonach dawnych przedmieść - na terenie dzielnicy Jędrzychów na południu oraz Osiedla Przy Ogrodnictwie na północy Zielonej Góry;

- głębokie, próchniczne gleby cmentarne - nekrosole, w obrębie Cmentarza Komunalnego przy ul. Wrocławskiej oraz historycznych, obecnie nieczynnych cmentarzy przy ul. Dąbrówki (Park Trzech Krzyży) i Wazów (Park Tysiąclecia);

- głęboko przekopane gleby - rigosole (FAO: Aric Anthrosols, WRB: Anthropic Regosols) na terenie winnicy na Wzgórzu Ceglanym.

9.3. Wybrane właściwości gleb zielonogórskich

9.3.1. Układ gleb zielonogórskich

Jedną z ważniejszych cech gleb obszarów miejskich jest przekształcenie mechaniczne profili glebowych, czemu towarzyszy często istotna zmienność właściwości fizycznych.

Uzyskane wyniki w Zielonej Górze świadczą o nadmiernym zagęszczeniu znacznej części warstw glebowych. O ile warstwy powierzchniowe, dzięki uprawie mechanicznej przy wzbogaceniu w materię organiczną, są pulchne, to wśród warstw zalegających głębiejw profilach glebowych układ zbity i zwięzły odnotowano w 42,5% obserwacjach. Jest to wynik stosowania ciężkiego sprzętu budowlanego na różnych etapach kształtowania terenów miejskich. Rozluźnienie wierzchniej warstwy gleb, umożliwia wprawdzie korzenienie się traw i innych roślin niskich, nie jest jednak wystarczające dla roślin głębiej korzeniących się. Oprócz tego zbite warstwy podpowierzchniowe utrudniają podsiąkanie wody, co w czasie nawet krótkotrwałych susz skutkuje wymieraniem części roślin miejskich terenów zieleni. Porównując zagęszczenie warstw głębiej położonych w zielonogórskich profilach glebowych z rozluźnieniem warstw powierzchniowych, otrzymuje się obraz przypadkowej gospodarki gruntem - ukierunkowanej na krótkotrwały efekt estetyczny.

Praktycznym wymiarem oceny układu gleb jest stwierdzenie możliwości właściwego korzenienia się w nich roślin. Jest to również jeden z aspektów oceny możliwości zagospodarowania gleb w formie terenów zieleni miejskiej. Innym zagadnieniem, związanym z opisywanym wskaźnikiem jest analiza dla potrzeb monitoringu czystości gleb miejskich. Warstwy glebowe o różnym układzie charakteryzują się bowiem różną wodoprzepuszczalnością, a co za tym idzie zatrzymują lub przepuszczają migrujące w głąb profili glebowych zanieczyszczenia.


Rysunek 9-5. Układ warstw powierzchniowych (0-20 cm) gleb zielonogórskich (u góry) i głębiej położonych w profilach glebowych (na dole) [Greinert A. 2003].

9.3.2. Właściwości sorpcyjne gleb zielonogórskich

W glebach miejskich ich funkcjonalność warunkowana jest w dużej mierze przez właściwości sorpcyjne. Możliwości utrzymania roślinności, zapewnienie bezpieczeństwa wód pitnych, pobieranych z ujęć głębinowych - często bez dodatkowego uzdatniania, a także minimalizacja zagrożenia ze strony zanieczyszczeń, są silnie związane z właściwościami sorpcyjnymi gleb.
Na obszarach ogrodów działkowych aspekt ten dodatkowo wiąże się z problematyką produkcji żywności, nierzadko przedstawianej jako "czysta".

Sorpcja zależy w głównej mierze od zawartości materii organicznej i mineralnej frakcji koloidalnej. Dlatego domieszki części szkieletowych, jak np. gruzu budowlanego, obniżają pojemność sorpcyjną wobec kationów, co potwierdzają badania Hillera i Meusera [1998], dotyczące gleb Zagłębia Ruhry. Kahle i Coburger [1996] zwracają uwagę na wpływ użytkowania gleb na pojemność sorpcyjną gleb. Związane jest to
z działaniami użyźniającymi lub ich brakiem oraz głębokością przekształcenia mechanicznego naturalnych utworów glebowych. Najwyższą pojemnością sorpcyjną odznaczają się gleby na obszarach zabudowy jednorodzinnej, co związane jest z antropogenicznym wzbogacaniem gleb w iły, substancję organiczną i utwory pyłowe. Techniki te stosowane są w celu osiągnięcia bardzo dobrego wzrostu roślin ozdobnych, wymagających pod względem warunków siedliskowych. Wobec gleb piaszczystych, o bardzo małej zawartości koloidów mineralnych, dodatek materiałów odpadowych może przynieść przeciwny do opisywanego w literaturze skutek. Gleby zielonogórskie, zawierające domieszki niektórych materiałów budowlanych (m.in. gruzu ceglanego, glin, żużli, zaprawy), wykazują poprawę właściwości sorpcyjnych. Pojemność sorpcyjną gleb poprawia też znacząco nawożenie organiczne. Wyższa pojemność sorpcyjna warstw powierzchniowych jest typowa dla większości gleb miejskich, z wyjątkiem ogłowionych
i przemieszanych. W warstwach znajdujących się głębiej w profilu glebowym o pojemności sorpcyjnej decydują często przysypane warstwy organiczne i warstwy wykazujące domieszki materiałów organicznych i mineralnych materiałów porowatych.

Tabela 9.1.  Kwasowość hydrolityczna, suma kationów o charakterze zasadowym, pojemność sorpcyjna wobec kationów oraz stopień wysycenia kompleksu sorpcyjnego kationami o charakterze zasadowym gleb zielonogórskich o zróżnicowanej genezie i antropopresji [Greinert A. 2005].

Opis gleby
Hh
S
T
V
cmol kg-1 s.m.
%
gleby inicjalne
0,02-2,13
2,29-24,59
3,56-24,61
65,37-99,91
rigosole
0,50-0,89
3,56-20,71
4,06-21,60
75,75-95,90
treposole
0,00-4,44
1,97-24,43
2,85-25,19
69,63-100,00
hortisole
0,50-1,71
1,57-20,71
2,07-21,35
75,75-95,90
gleby składowiskowe:
z materiałów rodzimych bezwęglanowe
0,07-3,33
1,06-24,12
1,58-25,46
32,18-98,81
z materiałów mieszanych węglanowe
0,17-1,60
2,01-24,68
2,29-26,30
78,39-99,29
z materiałów mieszanych bezwęglanowe
0,05-11,87
1,43-17,45
1,93-21,84
40,71-99,74
z materiałów w(na)niesionych węglanowe
0,00-2,23
0,72-24,63
0,95-25,05
73,12-100,00
z materiałów w(na)niesionych bezwęglanowe
0,00-7,23
1,58-24,11
2,35-30,94
63,30-100,00
ekranosole
0,10-0,65
2,18-17,05
2,38-17,27
81,94-99,00
gleby rdzawe właściwe
1,73-5,12
0,00-5,44
1,97-8,96
0,00-60,73
gleby bielicowe właściwe
0,52-3,33
0,66-1,63
1,18-4,92
32,18-55,93
gleby brunatno-rdzawe
1,10-4,05
2,38-4,17
3,48-8,22
50,73-78,03
gleby glejobielicowe torfiaste
0,23-0,65
1,77-24,43
2,00-24,71
88,39-98,90

9.3.3. Odczyn gleb zielonogórskich

Jedną z powszechnie stwierdzanych różnic między glebami miejskimi i glebami naturalnej genezy, jest kształtowanie się ich odczynu. Jest to właściwość o bardzo dużym znaczeniu z ekologicznego punktu widzenia. Odczyn kształtuje skład gatunkowy organizmów żywych zasiedlających glebę oraz egzystujących na niej. W badaniach gleb Zielonej Góry wykazano zróżnicowanie odczynu w profilu glebowym. Badania warstw powierzchniowych opisywanych gleb wykazały jedynie 21,9-procentowy udział warstw o odczynie obojętnym i 9,4-procentowy - alkalicznym. W warstwach głębiej zalegających, często wzbogaconych w materiały alkalizujące (odpady budowlane), nie usuwane w toku zakładania zieleńców i innych użytków miejskich, 24,4% warstw wykazało odczyn obojętny i 50,7% - alkaliczny.

Niezaprzeczalnie, zróżnicowanie odczynu wiąże się na obszarze Zielonej Góry z użytkowaniem terenów. Niskie wartości pH stwierdza się na obszarach lasów komunalnych i starych parków, natomiast młode obszary zabudowane charakteryzują się zdecydowanie wyższym odczynem. Odczyn tych pierwszych zbliżony jest w zasadzie do spotykanego w glebach poza obszarem zurbanizowanym Zielonej Góry.

Tabela 9.2.  Odczyn gleb zielonogórskich o zróżnicowanej genezie i antropopresji [Greinert A. 2005].

Opis gleby pH w 0,1m CaCl2
gleby inicjalne 6,30-7,60 (nowe tereny: 3,90-4,46)
rigosole 6,00-6,90
treposole 4,70-7,46
hortisole 6,01-7,69
gleby składowiskowe: 3,91-7,32
z materiałów rodzimych bezwęglanowe 3,91-7,39
z materiałów mieszanych węglanowe 6,44-7,83
z materiałów mieszanych bezwęglanowe 5,17-7,28
z materiałów w(na)niesionych węglanowe 6,64-8,22
z materiałów w(na)niesionych bezwęglanowe 5,38-7,28
ekranosole 6,85-7,43
gleby rdzawe właściwe 3,52-4,22
gleby bielicowe właściwe 4,10-4,91
gleby brunatno-rdzawe 4,62-5,12
gleby glejobielicowe torfiaste 6,92-7,42

Stosunkowo wysokie pH większości gleb zielonogórskich ma szereg zalet, co potwierdzają badania Siuty [1985] nad czynnikami degradacji gleb. Zwiększa się dzięki temu odporność gleb na zakwaszenie, związane z opadem "kwaśnych deszczy". Zmniejszeniu natomiast ulega rozpuszczalność szeregu metali ciężkich (głównie ołowiu), które tym samym w mniejszym stopniu przemieszczają się w glebie oraz są pobierane przez rośliny. Niezależnie od wpływu pH na mobilność metali ciężkich, lekko kwaśny i obojętny odczyn jest korzystny dla wielu roślin wykorzystywanych w miejskich terenach zieleni. Także oczyszczanie wód wsiąkających w głąb i zasilających poziom wód gruntowych, jest
w tych warunkach najbardziej efektywne.

9.3.4. Zasolenie gleb zielonogórskich

W celu usunięcia śliskości na jezdniach i chodnikach, a czasem także przeciwdziałania oblodzeniu tych powierzchni, każdej zimy zużywa się duże ilości soli kamiennej (NaCl), a w mniejszej ilości także innych soli: CaCl2, MgCl2, Na2SO4. Wpływa to na podwyższenie zasolenia gleb pasów przydrożnych, w efekcie czego rosnąca na nich roślinność narażona jest na niekorzystnie wysokie stężenie roztworu glebowego. W takich warunkach nie może ona pobrać wystarczającej ilości wody, co doprowadza do więdnięcia roślin, nekrozy liści, przedwczesnego ich zrzucania, a w skrajnych przypadkach obumierania roślin.

Ostatnie zimy w Zielonej Górze (2001/2002, 2002/2003 i 2003/2004) były stosunkowo długie. Dodatkowo, co jest niezmiernie istotne, przez dłuższy czas utrzymywały się w ich trakcie temperatury na pograniczu 0 OC. Efektem tego była długotrwała potrzeba zwalczania zjawiska gołoledzi. W opisywanym okresie zmieniono sposób walki z gołoledzią, przechodząc ze stosowania mieszaniny piasku i soli na czystą sól. Przyczyną tego była oczywiście chęć zminimalizowania kosztów, związanych z koniecznością uprzątnięcia tworzącego się "błota pośniegowego" na traktach miejskich.

Tabela 9.3.  Przewodność elektryczna gleb zielonogórskich obszarów przydrożnych w wybranych punktach [Greinert H., Greinert A. 2004].

Ulica Głębokość EC
(cm) (µS•cm-1)
Podgórna
0-20 320-670
20-35 370-600
Pl. Marsz. J.Piłsudskiego
0-20 240
20-35 510
Chrobrego
0-20 320
20-35 280
Rondo Dmowskiego
0-20 320-330
20-35 360-440
Wyspiańskiego
0-20 280-320
20-35 320-360
Park Św. Trójcy
0-20 70
20-35 70
Al. Wojska Polskiego
0-20 140-170
20-35 110-160
Wyszyńskiego
0-20 120-230
20-35 120-190
Łużycka
0-20 120-230
20-35 140-180
Dąbrówki
0-20 190-200
20-35 120-170
Waryńskiego
0-20 235-350
20-35 280-510

Z zebranych w dniach 9-15.09.2003 r. danych wynika, że w większości próbek, niezależnie od głębokości stwierdza się podwyższone wartości przewodności elektrycznej, przy czym nigdzie nie stwierdzono nie tylko wartości 2 mS cm-1 (2000 µS cm-1), uznawanej za próg toksyczności dla roślin, ale nawet 1 mS cm-1 (1000 µS cm-1) - czyli akceptowalnej granicy dla roślin wrażliwych na zasolenie. Pamiętać należy jednak, że reakcja roślin na stężenie roztworu glebowego nie jest jednakowa w trakcie całego okresu wegetacji. Dlatego też szkodliwymi dla roślin mogą okazać się nawet nietrwałe w czasie stany zasolenia gleb, potwierdzane wysokimi wynikami przewodności elektrycznej.

Na zasolenie mają wpływ także różne materiały, wprowadzone przez człowieka do gleb miejskich, zwłaszcza łatwo rozpuszczalne w wodzie lub ulegające szybkiemu rozkładowi.

Według badań Hillera i Meusera [1998] większość materiałów antropogenicznych, obecnych w glebach miejskich, wykazuje EC poniżej 1,0 mS cm-1. Wysokie wartości EC wśród gleb zagruzowanych powiązali oni jedynie z wprowadzeniem gipsu. Pyły przemysłowe wykazywały EC od 0,7 do 4,0 mS cm-1, a energetyczne: ze spalania węgli kamiennych od 0,9 do 6,0 mS cm-1,
a węgla brunatnego od 2,4 do 3,1 mS cm-1. Duże wartości EC wykazywały pyły pochodzące ze spalania odpadów komunalnych - od 10,5 do 20,2 mS cm-1.

Badania z lat 2000-2003 na terenie całej Zielonej Góry pozwalają stwierdzić, że gleby naturalnej genezy
z okolic miasta, nie podlegające bezpośredniej antropopresji, charakteryzują się małym zasoleniem, rzędu 0,0-0,15 mS cm-1, co wynika z ich wysokiej przepuszczalności wodnej i przewagi skał macierzystych należących do grupy kwarcu i jego pochodnych. Gleby obszaru zurbanizowanego Zielonej Góry charakteryzują się zasoleniem w granicach 0,03 do 0,39 mS cm-1 w warstwach powierzchniowych oraz 0,00 do 2,50 mS cm-1 w głębiej zalegających warstwach i poziomach profili glebowych. Doskonale ilustruje to tezę o znaczącej roli depozytów glebowych w kształtowaniu zasolenia tego elementu środowiska przyrodniczego.

9.3.5. Zawartość metali ciężkich w glebach zielonogórskich

Gleby miejskie w swoim składzie chemicznym zawierają wiele związków, potencjalnie niebezpiecznych dla organizmów żywych, czy to działających bezpośrednio, czy za pośrednictwem pokarmu i wody. Z uwagi na powszechność występowania, szczególną uwagę zwraca się wśród nich na metale ciężkie i pochodne ropy naftowej. Na niektórych obszarach, szczególnie położonych w korytarzach emisyjnych zakładów chemicznych istotnymi mogą być również inne związki chemiczne, jak chlor, fluor, cyjanki, aerozole kwasów i inne.

Wiele zanieczyszczeń niosą ze sobą materiały antropogeniczne, wprowadzane do większości gleb miejskich, co wynika ze składu substratów i technologii wytwarzania tych materiałów [Hiller, Meuser 1998]. Ujęcie tego źródła w kategoriach istotnego dla stanu gleb miejskich daje podstawę do stwierdzenia możliwości występowania w mieście miejsc o niebezpiecznym nagromadzeniu określonego zanieczyszczenia (tzw. gorące punkty - hot-points). W środowisku miejskim znalezienie gleb nie zawierających domieszek antropogenicznych jest bardzo trudne. Wynika to z długotrwałości antropopresji, zwłaszcza związanej
z budownictwem. Należy sobie jednak zdawać sprawę, że domieszanie różnych materiałów wiąże się z różnym ryzykiem wprowadzenia metali ciężkich do gleb. Gruz budowlany, najczęściej spotykana domieszka, zawiera znaczące ilości Cd, Pb, Zn, a według niektórych autorów Pb, Zn i Cu [Blume, Runge 1978, Mohs i Meiners 1993]. Monowarstwy ceglane i betonowe niosą ze sobą na ogół mniejsze ilości zanieczyszczeń niż mieszaniny [Blume, Runge 1978]. Żużle wielkopiecowe zawierają znaczne ilości Cr [Hiller, Meuser 1998, Meuser 1996], żużle metalurgiczne - Cu, Ni, Pb, Zn i Cr, hutnicze - Pb, Zn, walcownicze - Cr, Cu, Hg, Ni i Pb. Pyły ze spalania węgla kamiennego zawierają Cr, Cu, Ni, Pb i Zn. Wielu autorów opisujących skład pyłów zwraca uwagę, że również spalanie węgla brunatnego wiąże się z ryzykiem zanieczyszczenia środowiska - głównie przez kadm [Hiller, Meuser 1998, Burghardt 1996]. Pyły rusztowe zawierają Cu, Pb, Zn, As i Hg, pyły ze spalania odpadów komunalnych - Cu, Pb, Zn, Cd, Cr [Merkel 1985]. Popioły ze spalarni odpadów komunalnych zawierają Cd, Pb i Zn. Pyły lotne z elektrowni węglowych zawierają Cd, Pb i Zn [Merkel 1985, Burghardt 1996]. Zależne jest to zarówno od składu chemicznego węgli jak od techniki spalania tych paliw energetycznych.

Bardzo istotnym źródłem metali ciężkich w glebach miejskich jest depozycja atmosferyczna z ciepłowni miejskich i zakładów przemysłowych. Wielu autorów podnosi ją do rangi podstawowego źródła, stwierdzając w związku z tym istotne maskowanie zróżnicowania lokalnego zawartości metali ciężkich w glebach wewnątrz miasta. Tym niemniej większość nadal zauważa istotne zróżnicowanie zanieczyszczenia gleb obszarów przydrożnych, z uwagi na depozycję komunikacyjną
i co równie ważne - wtórne pylenie z dużej powierzchni ulic. Pył ten z reguły nie unosi się wysoko, osiadając na powierzchni gleb bezpośrednio przyległych do drogi. Poza wniesieniem metali ciężkich do gleb miejskich
w sposób bezpośredni - wraz z materiałami wprowadzonymi do masy glebowej, i pośredni - z pyłami nanoszonymi na powierzchnię gleb - ich obecność w glebach miejskich jest także skutkiem uzbrojenia gruntów budowlanych - wpływu starych elementów uzbrojenia (rury, kable itd.), fundamentowania i innych, wykonywanych niegdyś ze stosunkowo nietrwałych materiałów żelaznych i z tzw. metali kolorowych. W wyniku erodowania uwalniają się z nich istotne ilości metali ciężkich.

Zdecydowaną większość gleb okolic miasta stanowią gleby rdzawe, co wynika z układu czynników glebotwórczych - głównie rodzaju skały macierzystej, warunków klimatycznych i pokrywy roślinnej. Gleby rdzawe z okolic Łężycy pod Zieloną Górą (5 km od granic miasta) charakteryzują się typową zawartością w profilu glebowym, kadmu, chromu, miedzi, niklu, ołowiu
i cynku ogółem. W warstwach powierzchniowych (0-20 cm) obserwuje się zawartość kadmu w granicach 0,38-0,60 mg kg-1 s.m., chromu - 1,13-4,37 mg kg-1 s.m., miedzi - 1,33-11,49 mg kg-1 s.m., niklu - 1,92-16,77 mg kg-1 s.m., ołowiu - 3,78-10,73 mg kg-1 s.m. i cynku - 17,20-66,40 mg kg-1 s.m. Gleby rdzawe z okolic bezpośrednio przyległych do granic obszaru Zielonej Góry, wykorzystywane przez gospodarkę leśną, częściowo powierzchniowo przekształcone, charakteryzują się wyższą, wskutek antropopresji, zawartością w profilu glebowym, chromu, miedzi, niklu i cynku. W warstwach powierzchniowych (0-20 cm) tych gleb obserwuje się zróżnicowanie zawartości metali ciężkich, co wynika ze zróżnicowania sorpcji glebowej oraz lokalnych barier rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń atmosferycznych. Zawartość kadmu w warstwie 0-20 cm waha się
w granicach 0,49-1,07 mg kg-1 s.m., chromu - 1,60-8,88 mg kg-1 s.m., miedzi - 1,45-10,67 mg kg-1 s.m., niklu - 2,75-7,88 mg kg-1 s.m., ołowiu - 3,58-22,12 mg kg-1 s.m. i cynku - 47,40-400,00 mg kg-1 s.m.

Rozpatrując na tym tle zawartość metali ciężkich w glebach zielonogórskich stwierdzić należy, że nie wykazują one alarmującego stanu zanieczyszczenia metalami ciężkimi. Tym niemniej na analizowanym obszarze występują obszary, w stosunku do których należy podjąć działania rekultywacyjne, oparte o techniki detoksykacyjne. Głównym problemem jest fakt zalegania zanieczyszczeń metalami ciężkimi na różnych głębokościach profilu glebowego. Względnie czyste są poziomy powierzchniowe gleb (materiał naniesiony w toku formowania zieleńców), a wyżej obciążone są poziomy głębiej zalegające. W badanych glebach obszaru zielonogórskiego stwierdzono rozrzut zawartości metali ciężkich w materiale glebowm (formy po mineralizacji w piecu, rozpuszczalne na gorąco w wodzie królewskiej): Cd - 0,16-2,74 mg kg-1 s.m. (śr. 0,45), Cu - 4,6-192,0 mg kg-1 s.m. (śr. 24,84), Ni - 1,2-46,8 mg kg-1 s.m. (śr. 11,09), Pb - 3,0-240,7 mg kg-1 s.m. (śr. 39,50) i Zn - 9,2-510,6 mg kg-1 s.m. (śr. 80,80). W próbkach powierzchniowych stwierdzono wyższą zawartość ołowiu i cynku, których średnie wyniosły odpowiednio 52,32 i 111,53 mg kg-1 s.m.

9.4. Ocena chemizmu gleb miasta Zielona Góra

Głównymi wskaźnikami, rzutującymi na ocenę stanu gleb miejskich są, poza morfologią profilu glebowego i właściwościami fizycznymi, zasolenie, odczyn, zawartość metali ciężkich i innych substancji toksycznych.

Niektóre z terenów miejskich pokryte są glebami wykazującymi wysokie zasolenie. Wysoka zawartość łatwo rozpuszczalnych soli powoduje negatywne skutki dla wzrostu i rozwoju roślin. Zasolenie gleb, mierzone ich przewodnością elektryczną, jest dobrym wskaźnikiem antropopresji. W warunkach Zielonej Góry może ono być wywołane przez: stosowanie soli do przeciwdziałania skutkom oblodzenia dróg i chodników, opad pyłów ze spalania energetycznego węgli, utwardzanie dróg i placów przy pomocy żużli różnego pochodzenia, rozmycie soli z niezabezpieczonych składowisk, nadmierne nawożenie miejskich terenów zielonych oraz domieszanie do gleb różnych materiałów odpadowych. Największe wartości EC notuje się w glebach o mocniejszym składzie granulometrycznym. W takich miejscach, najczęściej w okresie lata, wyniki analityczne znajdują potwierdzenie w zachowaniu się drzew.
Na liściach wykazują one objawy nadmiaru soli - nekrozy brzegowe (fot. 4-5).

a) b)

Fot. 4-5.  Objawy degradacji środowiska, widoczne w postaci: a) defoliacji drzew rosnących na pasie rozdzielającym jezdnie ulicy Waryńskiego, b) chloroz i nekroz brzegowych liści lipy drobnolistnej [Greinert H., Greinert A. 2004].

Zgodnie z klasyfikacją zanieczyszczenia gleb metalami ciężkimi, opracowaną przez Instytut Upraw, Nawożenia i Gleboznawstwa w Puławach, wyznaczono sześć stopni zanieczyszczenia gleb metalami ciężkimi [Kabata-Pendias 1995]. Istotnym dla prawidłowej interpretacji wyników uzyskiwanych na obszarach miejskich jest właściwe zinterpretowanie wymowy stopni czystości (zanieczyszczenia) gleb w odniesieniu do tych obszarów. Proponuję rozwiązanie tego problemu w niżej podany sposób:

0 stopień - tło geochemiczne - zawartość naturalna;

I stopień - antropogeniczne podwyższenie zawartości - wykluczona jest uprawa warzyw przeznaczonych dla dzieci; na terenach miejskich użytkowanych jako ogrody działkowe oznacza to narzucenie ograniczeń produkcji przez administratora; w stosunku do placów zabaw dzieci zalecane jest wykonanie izolacji w postaci zwartego zadarnienia bądź przykrycie materiałem czystym;

II stopień - słabe zanieczyszczenie - użytkowanie ograniczone o niektóre z upraw ogrodniczych ze względu na możliwość chemicznego zanieczyszczenia roślin, szczególnie liściowych, jak sałata, szpinak, kalafior; analogiczne jak wyżej podejście w stosunku do ogrodów działkowych; w odniesieniu do placów zabaw dzieci zalecenie zastąpić należy obowiązkiem wykonania;

III stopień - średnie zanieczyszczenie - warunki narażenia na skażenie wszystkich upraw, w związku z czym zaleca się uprawę roślin przemysłowych i traw nasiennych. W warunkach miejskich oznacza to wykluczenie uprawowego wykorzystania obszarów, możliwe jest użytkowanie istniejących ogrodów działkowych
w formie rekreacyjnej; możliwe jest założenie trawników oraz rabat ozdobnych, a także nasadzeń krzewów i drzew ozdobnych, wytrzymałych na podwyższenie zawartości metali ciężkich w glebie;

IV stopień - silne zanieczyszczenie - wyłączenie z produkcji przeznaczonej do konsumpcji; zadarnienie lub zadrzewienie oraz inne nasadzenia ozdobne powinny być poprzedzone wapnowaniem, wzbogaceniem kompleksu sorpcyjnego gleby i innymi działaniami rekultywacyjnymi celem zapobieżenia przemieszczaniu się metali ciężkich do wód gruntowych; obowiązkowo obszary takie należy objąć monitoringiem dla stałej kontroli zachowania się metali ciężkich w glebie (zawartość, rozpuszczalność, migracja);

V stopień - bardzo silne zanieczyszczenie - konieczność rekultywacji gleb, poprzedzonej wykonaniem detoksykacji; w stosunku do takich obszarów izolacja gleby skażonej może być tylko czasowym półśrodkiem dla zorganizowania akcji detoksykacyjnej.

Zgodnie z kryteriami IUNG większość analizowanych gleb zielonogórskich zawiera metale ciężkie w stężeniach nie zagrażających środowisku. Sytuację tą odzwierciedla tabela 9.3.

Tabela 9.3.  Rozprzestrzenienie się zanieczyszczeń metalami ciężkimi w glebach obszaru zurbanizowanego Zielonej Góry [Greinert A. 2003].

Metal
0
I
II
III
IV
V
%
Cd*
25,0
75,0
0,0
0,0
0,0
0,0
Cd**
55,0
42,0
2,4
0,6
0,0
0,0
Cu*
28,0
34,9
30,6
3,3
3,2
0,0
Cu**
91,6
3,0
5,0
0,4
Ni*
64,5
35,5
0,0
0,0
0,0
0,0
Ni**
56,0
41,9
1,7
0,4
0,0
0,0
Zn*
16,1
32,3
48,4
3,2
0,0
0,0
Zn**
43,0
31,8
21,9
3,3
0,0
0,0
Pb*
72,5
20,5
5,8
1,2
Pb**
90,0
9,2
0,6
0,2

* - udział poziomów powierzchniowych (0-20 cm) na odpowiednim poziomie czystości, w ogóle analizowanych poziomów powierzchniowych; ** - udział poziomów glebowych (0-150 cm) na odpowiednim poziomie czystości, w ogóle analizowanych poziomów profili glebowych

Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Środowiska w sprawie standardów jakości gleby oraz standardów jakości ziemi [Dz.U. 02.165.1359] opisywane gleby
w większości spełniają wymogi grupy B - określone dla gruntów rolnych, leśnych, zadrzewionych, zakrzewionych, nieużytków, zabudowanych i zurbanizowanych. Duża część spełnia wymogi jeszcze bardziej restrykcyjne - określone dla grupy A - obszarów poddanych szczególnej ochronie na podstawie przepisów Prawa Wodnego i przepisów o ochronie przyrody. Tylko
w nielicznych obszarach spotykane są gleby zanieczyszczone powyżej liczb granicznych poziomu B. Problem przy tym polega na tym, że nie zawsze występują one w obszarach klasyfikujących je w grupie C - terenów przemysłowych, użytków kopalnych i terenów komunikacyjnych. Tym samym część z nich musi być uwzględniona w programie oczyszczania gleb miasta jako gleby nadmiernie zanieczyszczone.

W Zielonej Górze wśród metali ciężkich największe problemy związane są z zawartością miedzi i ołowiu. Podwyższone stężenie kadmu obserwowano rzadziej niż Cu i Pb. Może to być spowodowane mniejszą emisją tego metalu do środowiska lub większą mobilnością Cd w glebach. Za tą drugą przyczyną niższej zawartości Cd przemawia fakt wysokiej koncentracji kadmu w osadach ściekowych z oczyszczalni miejskiej oraz wysoka zawartość Cd w kompoście wytwarzanym z miejskich odpadów zielonych w Raculi. Wskazują one na obecność tego metalu w istotnych ilościach na terenie miasta. Nikiel i cynk wykazywały stosunkowo niskie stężenie w glebach, przy czym ten ostatni wyraźnie akumuluje się w warstwach powierzchniowych gleb. Można ten fakt tłumaczyć osiadaniem pyłów pochodzących ze spalania surowców energetycznych w licznie występujących w Zielonej Górze kotłowniach i paleniskach.

Innym problemem, związanym z ekologicznym znaczeniem metali ciężkich zawartych w glebach miejskich, jest ich rozpuszczalność. Została ona zilustrowana na rysunkach 9-6 i 9-7.

Rysunek 9-6.  Zawartość metali ciężkich w dwóch formach w powierzchniowych warstwach gleb (0-20 cm) z obszaru Zielonej Góry [Greinert A. 2003].

Uwagę zwraca kilka prawidłowości stwierdzonych w powierzchniowych poziomach gleb zielonogórskich, względem rozmieszczenia i rozpuszczalności metali ciężkich:

- wybrane metale występują ilościowo według kolejności: Zn > Pb > Cu > Ni > Cd;

- rozpuszczalność metali maleje w szeregu: Pb > Cu > Zn > Cd > Ni.

Rysunek 9-7. Zawartość metali ciężkich w dwóch formach w poziomach profili glebowych (0-150 cm) z obszaru Zielonej Góry [aut. 2003]

Analogicznie do poziomów powierzchniowych, również w całych profilach glebowych, uwagę zwraca kilka prawidłowości stwierdzonych w rozmieszczeniu i rozpuszczalności metali ciężkich:

- wybrane metale występują ilościowo według kolejności: Zn > Pb > Cu > Ni > Cd;

- rozpuszczalność metali maleje w szeregu: Pb > Cu > Cd > Zn > Ni.

Ważnymi dla monitoringu gleb miejskich odstępstwami od tendencji opisywanych w literaturze są wskazania lokalizacyjne tzw. "gorących punktów". Wobec metali ciężkich, szuka się ich zazwyczaj w torach emisyjnych zakładów przemysłowych oraz przy ruchliwych drogach. W odniesieniu do najruchliwszych dróg Zielonej Góry stwierdzono odmienną sytuację. Wyraża się ona mniejszym stężeniem metali ciężkich w glebach terenów przydrożnych w porównaniu z innymi lokalizacjami. Wynika to z małego czasu ekspozycji gleb znajdujących się przy nowo budowanych drogach. Dodatkowo, w trakcie budowy gleby pierwotne zostały głęboko wymieszane, co spowodowało efekt rozcieńczenia metali ciężkich w masie glebowej. Należy również zauważyć, że część materiału tworzącego obecnie opisywane gleby została przywieziona z czystych terenów pozamiejskich.

Andrzej Greinert
Instytut Inżynierii Środowiska Uniwersytetu Zielonogórskiego

Literatura

1. Blume H.P., Runge M.: Genese und Ökologie innerstädtischer Böden aus Bauschutt. Z. Pflanzenernähr. Bodenkd., 141, s. 727-740. 1978.

2. Burghardt W. (ed.): Urbaner Bodenschutz. Springer Verlag, Berlin - Heidelberg 1996.

3. Dobrzański B., Kuźnicki F., Białousz S., Kryteria wyróżniania i przestrzenne ujęcie gleb Polski według klasyfikacji FAO, Roczniki Nauk Rolniczych PAN, seria D, Monografie, tom 188, PWN Warszawa 1988.

4. Greinert A.: Metale ciężkie w glebach miast średniej wielkości na przykładzie Zielonej Góry. Studia i Materiały - (Referaty). 2004, T. 22, nr 1-2, s. 547-554.

5. Greinert A.: Ochrona i rekultywacja terenów zurbanizowanych. Wydawnictwo Politechniki Zielonogórskiej 2000; Monografia nr 97; ISBN 83-85911-12-X.

6. Greinert A.: Przewodnik do ćwiczeń z gleboznawstwa i ochrony gleb. Wydawnictwo Politechniki Zielonogórskiej. Zielona Góra 1998.

7. Greinert A.: Rozdział 8. Gleby i grunty miejskie. [W:] Stan środowiska w Zielonej Górze w 1999 roku. Biblioteka Monitoringu Środowiska. WIOŚ w Zielonej Górze, UM w Zielonej Górze; Zielona Góra 2000, s. 107-118, ISBN 83-7217-096-7.

8. Greinert A.: Studia nad glebami obszaru zurbanizowanego Zielonej Góry. Oficyna Wydawnicza Uniwersytetu Zielonogórskiego 2003; ISBN 83-89321-38-6;

9. Greinert H., Greinert A., Ochrona i Rekultywacja Środowiska Glebowego, Wydawnictwo Politechniki Zielonogórskiej, Monografie: nr 92, Zielona Góra 1999.

10. Greinert H., Greinert A.: Wpływ akcji zimowego utrzymania dróg na zasolenie gleb i stan roślinności przydrożnej w Zielonej Górze. Studia i Materiały - (Referaty). 2004, T. 22, nr 1-2, s. 355-361.

11. Greinert H., Ochrona Gleb, wyd. 2, Wydawnictwo Politechniki Zielonogórskiej, Zielona Góra 1998.

12. Greszta A.: Ocena zanieczyszczenia terenu miasta na podstawie oznaczenia przewodności elektrycznej dla miasta Gorzów Wlkp. Zielona Góra 2001 (praca niepublikowana).

13. Hiller D.A., Meuser H.: Urbane Böden. Springer Verlag 1998.

14. Kabata-Pendias A.: Podstawy oceny chemicznego zanieczyszczenia gleb. Metale ciężkie, siarka i WWA. Biblioteka Monitoringu Środowiska. PIOŚ, IUNG Warszawa 1995.

15. Meuser H.: Schadstoffpotential technogener Substrate in Boden urban-industrieller Ver-dichtungsräume. Z. Pflanzenernahr. Bodenk., 159, s. 621-628, Vch Verlagsgesellschaft Mbh. 1996.

16. Muszalska A.: Ocena stanu zanieczyszczenia Zielonej Góry na podstawie oznaczenia przewodności elektrycznej. Zielona Góra 2001 (praca niepublikowana).

17. Trzciński W. (red.), Systematyka Gleb Polski - Wydanie czwarte, Roczniki Gleboznawcze PTG, tom XL, nr 3/4, PWN Warszawa 1989.

Poprzedni Spis treści Następny