Zanieczyszczenia gleb

Gleby, podobnie jak całe środowisko przyrodnicze, mogą ulegać zanieczyszczeniu. Ze względu na swoje właściwości sorpcyjne gleby pochłaniają wiele substancji chemicznych, które przenikają do nich w postaci:

  • stałej – popioły, tworzywa sztuczne;
  • ciekłej – ścieki odprowadzane do zbiorników wodnych i przedostające się wraz z wodą do gleby;
  • gazowej – szkodliwe gazy pochłaniane przez glebę lub najpierw rozpuszczane przez wodę, a potem wraz z nią przedostające się do gleby.

O zanieczyszczeniu gleby mówimy, gdy substancje chemiczne występują w niej w ilościach przekraczających ich typową zawartość i powodują zmiany właściwości gleby niepozwalające na normalne jej użytkowanie.

Główne źródła zanieczyszczeń gleby wywołanych działalnością człowieka:

  • przemysłowe – przemysł wydobywczy, energetyczny, hutniczy, metalurgiczny, chemiczny, budownictwo;
  • rolnicze – zbyt intensywne nawożenie, nadmierne stosowanie pestycydów;
  • komunalne – ścieki i odpady stałe;
  • komunikacyjne – substancje toksyczne i metale ciężkie zawarte w spalinach, sól, którą posypuje się zlodzone nawierzchnie dróg.

Rodzaje zanieczyszczeń chemicznych gleby

Źródło
 zanieczyszczania 

Rodzaje zanieczyszczeń

przemysł

  pyły i dymy (zawierające m.in. metale ciężkie – ołów, rtęć, kadm, trujące związki chemiczne), hałdy

  gazy – tlenki węgla i tlenki azotu

  ścieki i odpady poprodukcyjne

rolnictwo

  pestycydy

  nawozy i ich zanieczyszczenia

transport

  spaliny samochodowe – tlenki azotu, tlenki węgla

  węglowodory

  sól

gospodarstwa
domowe

  opakowania

  ścieki (w tym detergenty)

Sole nieorganiczne

Nadmiar azotanów(V) w glebie powoduje zmniejszenie odporności roślin na choroby i działanie szkodników. Przenawożenie roślin może być przyczyną ich chorób fizjologicznych. Stosowanie nadmiernych ilości wysokoprocentowych nawozów mineralnych w wielu wypadkach może być bardziej szkodliwe niż niedobór składników pokarmowych w glebie. Uprawiane na glebie zanieczyszczonej azotanami(V) rośliny mogą być ponadto szkodliwe dla konsumentów. W określonych warunkach gromadzone w tkankach roślin azotany(V) mogą ulegać przemianie na azotany(III), które mają właściwości kancerogenne (sprzyjają powstawaniu nowotworów).

Doświadczenie 1

Badanie obecności azotanów(V) i azotanów(III) w warzywach.

Co będzie potrzebne

  • probówki,
  • szalki Petriego lub szkiełka zegarkowe,
  • wkraplacz,
  • warzywa korzeniowe np.: marchewka, pietruszka, burak, rzodkiewka i ziemniak (z różnych upraw),
  • paski wskaźnikowe do wykrywania azotanów(V) i azotanów(III),
  • roztwór rivanolu (1 tabletkę rozpuścić w 20 cm3wody destylowanej),
  • kwas solny stężeniu 5%,
  • wiórki magnezu.

Instrukcja

  1. Na szkiełkach zegarkowych przygotuj niewielkie kawałki obranych warzyw.
  2. Wykonuj kolejno próby na obecność azotanów, w tym celu:
    1. na próbkę warzywa nanieś 2–3 krople roztworu rivanolu,
    2. dodaj 2–3 krople kwasu solnego,
    3. obserwuj zabarwienie,
    4. jeżeli wokół miejsca zwilżenia próbki pojawi się różowoczerwone zabarwienie, świadczące o obecności dużej ilości azotanów, zakończ badanie,
    5. w przypadku, gdy takie zabarwienie nie wystąpi, posyp próbkę wiórkami magnezowymi i obserwuj zmiany barwy – jony azotanowe(III) spowodują zabarwienie próbki na czerwono, a jony azotanowe(V) – na jasnofioletowo.
  3. Możesz także wykonać badanie stężenia jonów azotanowych(V) i azotanowych(III), używając pasków testowych. Postępuj zgodnie z instrukcją na opakowaniu.

Podsumowanie

W próbkach badanych warzyw mogą być obecne zarówno azotany(V), jak i będące produktem ich przemiany, azotany(III). Zawartość tych związków w warzywach jest różna.

Potrzebny do rozwoju roślin azot pobierany jest przez rośliny formie azotanowej(V)   lub amonowej . Może jednak występować w glebie także w formie toksycznych dla wielu roślin azotanów(III). Nie wszystkie warzywa w jednakowym stopniu kumulują azotany(V) i azotany(III).

W stopniu wysokim kumulują te związki np.: rzodkiewka, buraki, pietruszka, w mniejszym stopniu – marchew, seler, ziemniaki, cebula.

Na skutek tego zanieczyszczenia może nastąpić znaczne zmniejszenie odporności roślin na choroby i szkodniki. Rośliny uprawiane na glebach skażonych azotanami(V) i azotanami(III) zawierają nadmiar tych substancji i mają negatywny wpływ na zdrowie konsumentów. Występujące w nadmiarze azotany(V) mogą ulegać przemianie w azotany(III), które przyczyniają się do powstawania bardzo toksycznych związków o działaniu rakotwórczym. Procesy tego typu mogą zachodzić na przykład podczas przechowywania warzyw zawierających nadmierne ilości azotanów(V).


Doświadczenie 2

Problem badawczy

Czy zasolenie gleby wpływa na rozwój roślin?

Hipoteza

Nadmierne stężenie chlorku sodu w glebie ma negatywny wpływ na rozwój roślin.

Co będzie potrzebne

  • 4 cylindry miarowe (100 cm3) lub 4 probówki,
  • marker,
  • wkraplacz,
  • roztwory soli kuchennej o stężeniach: 1%, 5%, 10%,
  • woda z kranu,
  • olej jadalny,
  • 4 dobrze ulistnione pędy bzu lub leszczyny.

Instrukcja

  1. Do 3 cylindrów nalej taką samą ilość (80 cm3) roztworów soli kuchennej, a do czwartego – wody. Pamiętaj o umieszczeniu na każdym z cylindrów informacji o jego zawartości.
  2. W każdym cylindrze umieść jeden pęd, a następnie wlej olej jadalny w takiej ilości, by jego warstwa o grubości 5 mm uniemożliwiła parowanie wody. Zaznacz początkowy poziom cieczy w cylindrach.
  3. Pozostaw próbki na 2–3 dni. Obserwuj zachodzące zmiany.

Podsumowanie

Nadmiar soli w wodzie pobieranej przez rośliny powoduje ich uszkodzenie, co można było łatwo zaobserwować w przypadku pędu zanurzonego w 10‑procentowym roztworze soli kuchennej.

Nadmierna koncentracja soli w roztworze glebowym utrudnia lub uniemożliwia pobieranie wody przez rośliny. Stopień zasolenia zależy od ilości wody w glebie. Negatywną reakcją roślin na nadmiar soli jest więdnięcie, a przy wyższych stężeniach zamieranie (wyjątek stanowią słonorośla).

Zasolenie wywołują: chlorki, siarczany(VI), węglany sodu i potasu.

Skutki nadmiernego zasolenia w Polsce mogą być widoczne na liściach drzew przydrożnych w czerwcu i lipcu. Na drzewach w pasach przyulicznych często obserwować można skutki zasolenia gleby, którego przyczyną jest posypywanie solą oblodzonych dróg w porze zimowej

Odczyn kwasowo-zasadowy gleby

Większość roślin do życia i wzrostu potrzebuje odczynu obojętnego lub słabo kwasowego (zapewnia to optymalną rozpuszczalność substancji odżywczych, tworzenie próchnicy i rozwój pożądanych mikroorganizmów glebowych).

Większość gleb w Polsce ma pH z zakresu 4,6 – 6,5 (czyli gleby słabo i średnio kwasowe). Gleby o odczynie kwasowym zawierają zwykle mniej wapnia.

 

Doświadczenie 3

Badanie pH gleby.

Badanie odczynu gleby można wykonać przy użyciu papierka wskaźnikowego lub wykorzystując dostępny w sklepach ogrodniczych kwasomierz wykorzystujący tzw. płyn Helliga; o odczynie decyduje obecność jonów wodorowych i wodorotlenowych, jakie powstają w wyniku rozpuszczania substancji zawartych w glebie

Problem badawczy

W jaki sposób można określić odczyn gleby?

Hipoteza

Odczyn gleby wpływa na jej kwasowość.

Co będzie potrzebne

  • probówki
  • próbki ziemi ogrodowej i doniczkowej,
  • tryskawki z wodą destylowaną
  • uniwersalne papierki wskaźnikowe
  • lejki i sączki

Instrukcja

  1. Do probówki nasyp niewielką ilość gleby, a następnie zalej ją wodą destylowaną.
  2. Probówkę zatkaj korkiem i potrząsaj przez kilka minut, po czym odstaw na kolejne
  3. Ustaw zlewkę, włóż do niej lejek wyłożony sączkiem.
  4. Wodę znad gleby zlej do zlewki przez sączek.
  5. Następnie w przefiltrowanym roztworze znad osadu zamocz papierek wskaźnikowy
  6. Porównaj barwę papierka ze skalą odczytując wartość pH roztworu.

Podsumowanie

W zależności od zastosowanych próbek, pH gleby jest różne – np. kwaśne dla mad, a zasadowe dla gleb zanieczyszczonych pyłami przemysłowymi. W roztworze o pH kwaśnym, papierek wskaźnikowy zabarwi się na czerwono, a przy pH zasadowym – na zielono.