agriculture (po ľnohospodárstvo), 54, 2008 (3): 119-130 4/3-sevcik.pdfsilvester pramuka, state...

Agriculture (Poľnohospodárstvo), 54, 2008 (3): 119-130

119

HODNOTENIE KONTAMINÁCIE PÔD SLOVENSKA PODĽA INDEXUGEOAKUMULÁCIE

ASSESSMENT OF SOIL CONTAMINATION IN SLOVAKIA ACCORDING INDEXOF GEOACCUMULATION

PETER ŠEFČÍK1, SILVESTER PRAMUKA2, AUGUSTÍN GLUCH2

1Štátny geologický ústav Dionýza Štúra, Bratislava2Štátny geologický ústav Dionýza Štúra, Regionálne centrum Spišská Nová Ves

State geological institute of Dionyz Stur, BratislavaState geological institute of Dionyz Stur, Regional center Spišská Nová Ves

ŠEFČÍK, P. – PRAMUKA, S. – GLUCH, A.: Assessment of soil contamination in Slovakia according index ofgeoaccumulation. Agriculture (Poľnohospodárstvo), vol. 54, 2008, N. 3, pp. 119–130.

RNDr. Peter Šefčík, PhD., State geological institute of Dionyz Stur, 817 04 Bratislava 11, Mlynská dolina 1.E-mail: [email protected]. Silvester Pramuka, State geological institute of Dionyz Stur, Regional center Spišská Nová Ves, 052 40Spišská Nová Ves, Markušovská cesta 1. E-mail: [email protected]. Augustín Gluch, State geological institute of Dionyz Stur, Regional center Spišská Nová Ves, 052 40Spišská Nová Ves, Markušovská cesta 1. E-mail: [email protected]

The results of soil geochemical mapping of Slovakrepublic were used for the assessment of soil contami-nation by trace elements: As, Bi, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni,Pb, Sb, Se and Zn.

The geoaccumulation index (Igeo) was used to quantifythe degree of contamination and was calculated accordingto the equation: Igeo = log2 (Cn/1,5xBn). Cn – measuredconcentration of element in sample, Bn – geochemicalbackground value (median) was calculated from geochemi-cal database of „uncontaminated“ Slovakian soils. Thebackground values of trace elements are (mg.kg-1): As = 6.8,Bi = 0.3, Cd = 0.2, Cr = 82.2, Cu = 18, Hg = 0.06, Ni= 26, Pb = 18, Sb = 0.5, Se = 0.2 and Zn = 60.

According to the values of the Igeo categories the lim-its of soil contamination for the elements were calcu-lated (mg.kg-1): As = 31, Bi = 1.5, Cd = 0.9, Cr = 360,Cu = 80, Hg = 0.3 Ni = 120, Pb = 80, Sb = 2.2, Se= 0.9 and Zn = 265.

The percentage abundance of contaminated soil sam-ples from humus horizons is decreasing as follows: Sb >Hg > Cd >As > Pb > Bi > Cu > Ni >Zn > Se > Cr.The soil contamination may by derived from varioussources, including weathering of natural background rocks,metal deposits and anthropogenic contamination.

Key words: background value, anomalous value, index of geoaccumulation, assessment of soil contamination

Najvýznamnejším environmentálnym problé-mom súčasnosti je kontaminácia životného pro-stredia. Kontaminácia má geogénne a antropo-génne príčiny.

Ku geogénnym príčinám kontaminácie pôdpatrí zvetrávanie hornín a minerálov na zemskompovrchu, zvetrávanie rudných a nerudných žíl,zvetrávanie hydrotermálne-metasomaticky altero-vaných hornín obsahujúcich variabilné množstvorudných minerálov (sulfidy a sulfosoli).

K antropogénnym príčinám patria: stáročnáťažba a spracovanie rudných a nerudných ne-rastných surovín, priemyselná činnosť (energe-tický, hutnícky, chemický, elektronický, elektro-technický, potravinársky, stavebný priemysel),poľnohospodárska činnosť, doprava, ukladanie aspaľovanie odpadov a iné technogénne činnostičloveka (kremácia a pod.).

Znečistenia atmosféry, povrchovej a podzem-nej vody v dôsledku geogénnych a antropogén-


120

nych príčin, môže následne podmieniť vznik kon-taminácie pôd.

K hodnoteniu kvality/kontaminácie geologic-kých materiálov (horniny, pôdy, prach a pod.)boli vypracované viaceré postupy ako sú: faktorobohatenia [4], pomer horninového a antropo-génneho podielu obsahu prvku vo vzorke [10],index záťaže zo znečistenia založený na n-tejodmocnine súčinu faktorov kontaminácie n-prv-kov vo vzorke [29] a indexu geoakumulácie [8,18]. Hodnotenie stupňa kontaminácie poľnohos-podárskych pôd Slovenska je určené najvyššímiprípustnými obsahmi rizikových látok určenýchZákonom 220/2004 [31].

Index geoakumulácie bol aplikovaný na hod-notenie kontaminácia pôd [1, 9, 15], dnovýchsedimentov [14, 28], riečnych sedimentov [24, 27]a pobrežných sedimentov [16, 20, 25]. Vzhľadomk tomu, že index geoakumulácie bol aplikovanýna rôzne environmentálne štúdie, bol použitý nahodnotenie kontaminácie lesných a poľnohospo-dárskych pôd Slovenska.

K hodnoteniu kontaminácie pôd boli použitévýsledky geochemického mapovania pôd Sloven-skej republiky v mierke 1:1000000 [5] a výsledkyprojektu „Súbor regionálnych máp geologickýchfaktorov životného prostredia v mierke 1:50000“v regiónoch: Galanta, Vysoké Tatry, Ružombe-rok–Liptovský Mikuláš, Košice–abiotická zlož-ka, Jelšava–Lubeník–Hnúšťa, Banská Bystrica–Zvolen, Levice, Stredné Považie, Východo-slovenská nížina, Humenné–Vranov–Strážske,Trnavská pahorkatina, Chvojnická pahorkatina,Horná Nitra, povodie Popradu a hornej Torysy,Lučenecká a Rimavská kotlina, Myjavská pahor-katina a Biele Karpaty, Ipeľský región, Záhorskánížina a iných projektov [6].

K hodnoteniu kontaminácie pôd stopovýmiprvkami (As, Bi, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Sb, Sea Zn) boli použité analytické výsledky z 9936pôdnych profilov z celého územia Slovenska(obr. 1).

MATERIÁL A METÓDA

Vzorkovanie pôdVzorky pôd sme odobrali z genetických ho-

rizontov pôd – A, E, B a C. Pretože pri geo-chemickom mapovaní pôd sa používa princíp ho-

rizontov (genetický) a nie hĺbkový princíp od-beru vzoriek [5], boli hĺbkové intervaly odberuvzor iek záv is lé l en od hrúbky pôdnychhor izontov v prof i loch. Pôdne prof i ly smevzorkovali v hĺbkovom intervale 0–1,2 metra.Hmotnosť vzoriek bola 2,5–5 kg. Vzorky smesušili pri laboratórnej teplote, po rozrušeníagregátového stavu sme ich presi toval i nazrnitosť pod 2 mm. Po rozkvartovaní vzorky smejednu časť presitovali na zrnitosť pod 0,125 mma druhú časť sme archivovali.

Chemické analýzy pôdK stanoveniu celkových obsahov prvkov sme

použili zrnitostnú frakciu pod 0,125 mm, ktorúsme pulverizovali v achátovej pulverizete naanalytickú jemnosť pod 0,09 mm a následne smeju podrobili totálnemu rozkladu v zmesiach anor-ganických kyselín (HCl, HClO4, HNO3, HF,H2SO4, H3BO4).

Celkové obsahy prvkov sme stanovili ana-lytickými metódami: Cd, Cu, Ni, Pb, Zn pla-meňovou atómovou absorpčnou spektrometriou(FAAS); Cr atómovou emisnou spektrometrious indukčne viazanou plazmou (AES-ICP); As, Bi,Se a Sb atómovou absorbčnou spektrometrious generovaním hydridov (HG-AAS); Hg jedno-účelovým analyzátorom (AMA).

Výpočet pozaďových hodnôtPri geochemickom výskume pôd je dôležité

vyčlenenie kladných anomálnych hodnôt, pretoževýrazne vplývajú na štatistické parametre distri-búcie prvkov. Obsahy prvkov, ktoré boli pod de-tekčný limit analytickej metódy sme do „prvotnej“geochemickej databázy pôd Slovenska zahrnuli.

Vyčlenenie kladných anomálnych obsahovprvkov sme urobili výpočtom z „prvotnej“ data-bázy zostavenej z výsledkov analýz zo všetkýchA, E, B a C pôdnych horizontov. Kladné ano-málne hodnoty v štatistickom súbore sú defi-nované hodnotami, ktoré sme vypočítali podľavzorca: AH1,5(+) = HK + 1,5 x (HK – DK), kde:DK = dolný kvartil, HK = horný kvartil, AH =anomálna hodnota obsahu prvku [11, 30].

Vylúčením vzoriek s anomálnymi obsahmi smevytvorili „druhotnú“ databázu. Štatistické para-metre charakterizujúce distribúciu prvkov v pô-dach (dolný a horný kvartil, anomálna hodnotaa medián) sme vypočítali z „druhotnej“ databázy.


121

Za pozaďovú hodnotu obsahov prvkov bol,podobne ako je uvedené v iných prácach, zvo-lený medián, ktorý nie je ovplyvnený okrajo-vými anomálnymi hodnotami, ako je to u aritme-tického a geometrického priemeru. Použitie arit-metického priemeru je limitované normálnym roz-delením pozorovaných hodnôt, čo v prípade ge-ochemických údajov je iba veľmi zriedkavo spl-nené. Medián je hodnovernejším odhadom stred-nej hodnoty ako aritmetický priemer najmä prepôdy s veľkými intervalmi obsahov prvkov avysokými náhodnými anomáliami, ktoré sú dô-sledkom kontaminácie [2].

Cieľom použitej analýzy súboru geochemic-kých výsledkov bolo zistiť štatistické parametredistribúcie prvkov, ktoré nie sú ovplyvnené ano-málnymi hodnotami [22, 23] a získať strednúhodnotu („etalón“) vhodnú pre všetky pôdnehorizonty v rámci „pôdnej vrstvy“ – geodermyna území Slovenska.

Uvedený spôsob štatistického spravovaniavýsledkov sme použili aj pri zostavovaní geo-chemických atlasov pôd Anglicka a Walesu [18],poľnohospodárskych pôd severnej Európy [21]a Európy [26].

Výpočet indexu geoakumulácie (Igeo)Index geoakumulácie (Igeo) sme vypočítali

podľa vzorca [8, 18, 19]:

Igeo = log2 (Cn/1,5xBn)kde: Cn – obsah prvku vo vzorke, Bn – poza-

ďová hodnota obsahu prvku.Na základe hodnôt indexu M ü l l e r [18]

charakterizoval 7 tried kategórií kontaminácie: 1.trieda: pozaďové obsahy Igeo ≤ 0, 2. trieda: ne-kontaminované 0 < Igeo < 1, 3. trieda: nekonta-minované až veľmi slabo kontaminované 1 ≤ Igeo

< 2, 4. trieda: slabo kontaminované 2 ≤ Igeo <3, 5. trieda: stredne kontaminované 3 ≤ Igeo < 4,6. trieda: silno kontaminované 4 ≤ Igeo < 5 a 7.trieda: veľmi silno kontaminované Igeo ≥ 5.

VÝSLEDKY A DISKUSIA

Pozaďové hodnotyŠtatistické parametre uvedené v tabuľke 1

charakterizujú recentnú („súčasnú“) variabilitudistribúcie prvkov v pôdnych horizontoch Slo-venska, ktoré sú viac alebo menej ovplyvnenégenézou materských hornín pôd a pôdotvornýchsubstrátov, pôdotvornými procesmi (prírodné –geogénne príčiny), dlhodobou činnosťou človekaa jej dôsledkami – antropogénne príčiny.

Variačné koeficienty celkových obsahov prv-kov v pôdach sú veľmi rôznorodé a tvoria na-sledovnú postupnosť: Hg = 1957,14 %; Cu =823,34 %; Sb = 791,58 %; Bi = 397,50 %; As =

T a b u ľ k a 1

Štatistické parametre distribúcie prvkov v pôdach Slovenska [mg.kg-1], vzorky z A, E, B a C pôdnych horizontovDescriptive statistics distribution of elements in Slovakian soils [mg.kg-1], samples from A, E, B and C soil

horizons

Prvok (1) n min. x s Medián (2) Modus (3) AH1,5 max. v [%]

As 16132 0 ,1 10,56 37,30 7,2 7,0 17,4 2499,7 353,22Bi 1 1479 0 ,1 0,40 1,59 0,3 0,2 0,7 150,0 397,50Cd 12278 0 ,1 0,33 0,53 0,2 0,2 0,7 20,5 160,61Cr 16128 5 ,0 87,20 81,13 83,65 85,0 158,0 6096,0 93,04Cu 16136 1 ,0 25,71 211,68 18,0 18,0 43,0 22360,0 823,34Hg 15960 0,01 0,21 4,11 0,07 0,04 0,22 446,0 1957,14Ni 15799 2 ,0 30,21 31,23 26,7 24,0 63,0 2066,0 103,38Pb 16129 2 ,0 26,04 61,23 18,5 15,0 46,0 3258,0 235,14Sb 11577 0 ,1 1,90 15,04 0,6 0,4 2,4 1165,0 791,58Se 9249 0 ,1 0,23 0,42 0,2 0,1 0,6 36,0 182,61Zn 16135 3 ,0 71,58 179,77 62,0 52,0 128,0 14925,0 251,15

n – počet analýz – number of samples, x – priemer – average, AH – anomálna hodnota – anomalous value,s – smerodajná odchýlka – standard deviation, v – variačný koeficient – coefficient of variance

(1) Element, (2) median, (3) mode


122


123

353,22 %; Zn = 251,15 %; Pb = 235,14 %; Se= 182,61 %; Cd = 160,61 %; Ni = 103,38 % aCr = 93,04 %.

K zisteniu štatistických parametrov distribúcieprvkov v pôdach pre „nekontaminované“ pôdysme z „prvotnej“ databázy vyčlenili anomálnehodnoty obsahov prvkov a následne vypočítalinové štatistické parametre, ktoré sú uvedené vtabuľke 2. Medzi vypočítanými hodnotami súvýrazné odlišnosti len v počte analýz, v dôsled-ku vyčlenenia analýz s anomálnymi hodnotami atým i v maximálnych hodnotách. V mediánovýchhodnotách rozdiely nie sú výrazné, čo potvr-dzuje, že medián je hodnovernejšou strednouhodnotou ako rôzne priemery: aritmetický alebogeometrický.

Rozdiely hodnôt medzi horným a dolnýmkvartilom sa označujú ako charakteristické inter-valy obsahov prvkov [17]. Z výpočtov vyplýva,že charakteristické intervaly obsahov prvkov vpôdach Slovenska sú (mg.kg-1): As = 5–9; Bi =0,2–0,3; Cd = 0,2–0,3; Cr = 62–99; Cu = 13–23;Hg = 0,04–0,09; Ni = 18–34; Pb = 13–24; Sb =0,4–0,9; Se = 0,1–0,3 a Zn = 47–77 (tab. 2). Po-zaďové hodnoty obsahov prvkov v pôdach Slo-venska sú (mg.kg-1): As = 6,8; Bi = 0,3; Cd =0,2; Cr = 82,2; Cu = 18; Hg = 0,06; Ni = 26;Pb = 18; Sb = 0,5; Se = 0,2 a Zn = 60 (tab.2). Vypočítané charakteristické intervaly a poza-ďové hodnoty obsahov prvkov charakterizujú

T a b u ľ k a 2

Štatistické parametre distribúcie prvkovv „nekontaminovaných“ pôdach Slovenska [mg.kg-1],

vzorky z A, E, B a C pôdnych horizontovDescriptive statistics distribution of elements in

„uncontaminated“ Slovakian soils [mg.kg-1],samples from A, E, B and C soil horizons

Prvok

n min. DK Medián

HK max.(1) (2)

As 14812 0 ,1 5 ,0 6,8 9,0 17,3Bi 10695 0 ,1 0 ,2 0,3 0,3 0,6Cd 11317 0 ,1 0 ,2 0,2 0,3 0,6Cr 15585 5 ,0 62,0 82,2 99,0 157,8Cu 15307 1 ,0 13,0 18,0 23,0 42,8Hg 14402 0,01 0,04 0,06 0,09 0,21Ni 15071 2 ,0 18,0 26,0 34,0 62,0Pb 14864 2 ,0 13,0 18,0 24,0 45,0Sb 10266 0 ,1 0,4 0,5 0,9 2,3Se 8950 0 ,1 0,1 0,2 0,3 0,53Zn 15446 3 ,0 47,0 60,0 77,0 127,0

n – počet analýz – number of samples, DK –dolný kvartil – lower quartile, HK – horný kvarti l –upper quartile

(1) Element, (2) median

T a b u ľ k a 3

Intervaly obsahov prvkov v kategóriach kontaminácie pôd podľa Igeo – humusový horizont podľa Müllera (1981)Range of elements concentration in soil contamination category according Igeo – humus-horizon according Müller

(1981)

Prvok (1) Trieda kontaminácie (2)[mg.kg-1] 1 2 3 4 5 6 7

As ≤ 10,1 10,2–20,3 20,4–40,7 40,8–81,0 83,0–154,6 166,0–306,2 339,0–2 499,7Bi ≤ 0,4 0,5–0,8 0,9–1,7 1,8–3,5 3,6–6,7 7,2–13,2 16,3–37,2Cd ≤ 0,29 0,3–0,52 0,6–1,1 1,2–2,32 2,4–4,5 5,0–9,2 13,7–20,5Cr ≤ 123,1 123,9–244,0 250,0–473,0 531,0–790,2 1030,0–1265,0 – 6 096,0Cu ≤ 26,9 27,0–53,0 54,0–107,0 109,0–213,0 216,0–430,0 456,0–790,0 905,0–4 314,0Hg ≤ 0,08 0,09–0,17 0,18–0,35 0,36–0,71 0,72–1,43 1,48–2,77 3,0–41,65Ni ≤ 38,9 39,0–77,2 78,0–155,0 161,0–238,0 475,0 – –Pb ≤ 26,9 27,0–53,0 54,0–107,0 108,0–214,0 220,0–418,0 484,0–810,0 934,0–1319,0Sb ≤ 0,7 1,0–1,4 1,5–2,9 3,0–5,9 6,0–11,9 12,0–23,7 24,0–439,7Se ≤ 0,29 0,3–0,58 0,6–1,1 1,2–2,2 2,5–4,0 – –Zn ≤ 89,9 90,0–179,0 180,0–349,0 360,0–664,0 592,0–1179,0 1473,0–2445,0 –

(1) Element, (2) class of contamination

distribúciu prvkov „nekontaminovaných“ pôdSlovenska.

Mediánové hodnoty obsahov prvkov v pô-dach sveta sú (mg.kg-1): As – 5; Bi – 0,3; Cd– 0,3; Cr – 80; Cu – 25; Hg – 0,05; Ni – 20;


124

Pb – 17; Sb – 0,5 a Zn – 70 [13, 26]. Obsahyselénu v povrchových horizontoch pôd sú vpriemere 0,33 mg.kg-1 [12].

Vypočítané pozaďové hodnoty obsahov prv-kov pre pôdy Slovenska sa od publikovanýchcelosvetových mediánových obsahov výrazneneodlišujú. Väčšie rozdiely sa vyskytujú len prihodnotách pre Cu, Ni a Zn, ktoré sú pravde-podobne spôsobené rôznorodosťou materskýchhornín pôd a pôdotvorných procesov vyskytu-júcich sa na Slovensku.

Index geoakumulácieIndex geoakumulácie sme aplikovali len na

vzorky z povrchových humusových horizontovpôd a vypočítali pre prvky: As, Bi, Cd, Cr, Cu,Hg, Ni, Pb, Sb, Se a Zn. Vzhľadom k tomu, žeštatistické parametre distribúcie prvkov v „ne-kontaminovaných“ pôdach Slovenska sme vypo-čítali z reprezentatívneho súboru údajov do vý-počtov za „Bn“ sme dosadili mediánové hodnotyuvedené v tabuľke 2.

Jednotlivé rozsahy obsahov prvkov v sied-mich triedach Igeo sú prezentované v tabuľke 3a početnosť vzoriek v jednotlivých triedachkontaminácie alebo kvality pôd je uvedená v ta-buľke 4.

Kontamináciu spôsobujú najmä toxické chal-kofilné stopové prvky, ktoré sa vyskytujú hlav-

ne v rudných mineráloch. V hypergénnych pod-mienkach tvoria ľahko migrujúce organické aanorganické komplexy, ktoré sa v pôdach aku-mulujú na sorpčných bariérach [12]. Priestorovérozšírenie kategórií indexu geoakumulácie – Igeo

arzénu, bizmutu, kadmia, ortuti, olova a antimó-nu (obr. 2, 3, 4, 7, 9, a 10) poukazuje na zlo-žitosť, resp. komplexicitu hodnotenia príčin astupňa kontaminácie pôd Slovenska. Stredne ažveľmi silno kontaminované pôdy As, Bi, Cd, Hg,Pb a Sb sa vyskytujú najmä v starých banskýchregiónoch: Spišsko-gemerské rudohorie, NízkeTatry, Starohorské, Kremnické a Štiavnické vr-chy, nivách Hrona, Štiavnice a Hornádu.

Z biogénnych prvkov len meď vytvára veľmisilnú kontamináciu pôd. Hlavne v Starohorskýchvrchoch a v severnej časti Spišsko-gemerskéhorudohoria, teda v regiónoch so stáročnou ťažboua spracovaním Cu – rúd (obr. 6). Silná kontami-nácia pôd zinkom sa nachádza v nive Štiavnice,v dôsledku sorpcie zinku na organické a anor-ganické zložky pôdy, pričom zinok pochádza zťažby a spracovania polymetalických rúd vy-skytujúcich sa v Banskej Štiavnici (obr. 12).Kontaminácia pôd niklom a chrómom je geo-génne podmienená a vyskytuje sa hlavne v pô-dach flyšového a v okolí bradlového pásma(obr. 5 a 8). Stredne kontaminované pôdy selé-nom sa vyskytujú na území Slovenska len spo-

T a b u ľ k a 4

Zastúpenie pôdnych vzoriek z humusových horizontov pôd v kategóriách indexu geoakumulácie – Igeo,podľa Müllera (1981)

Abundance of soil samples from humus horizons in separate categories index of geoaccumulation – Igeo,according Müller (1981)

Trieda kontaminácie (2)

nPrvok 1 2 3 4 5 6 7(1)

Igeo < 0 0 ≤ Igeo

< 1 1 ≤ Igeo < 2 2 ≤ Igeo

< 3 3 ≤ Igeo < 4 4 ≤ Igeo

< 5 5 ≤ Igeo

As 7 368 1 8 9 9 4 5 8 142 35 11 9 9 9 2 2 Bi 4 487 7 8 9 1 7 5 84 24 8 5 5 5 7 2 Cd 4 919 2 9 7 6 8 3 7 179 37 12 2 8 9 6 1 Cr 8 964 9 0 6 54 8 3 – 1 9 9 3 6 Cu 7 767 1 8 8 5 1 7 2 75 23 6 6 9 9 3 4 Hg 5 149 2 6 6 9 1 0 6 5 288 119 40 39 9 3 6 9 Ni 7 955 1 6 0 5 1 1 2 5 1 – – 9 6 7 8 Pb 6 484 2 7 2 7 5 8 1 90 35 10 5 9 9 3 2 Sb 2 705 1 4 7 2 7 5 2 329 196 75 55 5 5 8 4 Se 7 045 1 8 2 4 2 3 3 20 3 – – 9 1 2 5 Zn 7 797 1 9 7 0 1 3 4 18 7 4 – 9 9 3 0

(1) Element, (2) class of contamination


125


126

radicky (obr. 11). V dôsledku cezhraničnej at-mosférickej migrácie kontaminantov sú niektorépôdy v horských a vysokohorských oblastiachSlovenska kontaminované najmä Bi, Cd, Hg, Pb,Sb a Se.

Podľa indexu geoakumulácie sa nekontami-nované až veľmi slabo kontaminované pôdyvyskytujú v tretej triede. Rozdelením rozsahuobsahu prvku v uvedenej tretej triede na dvepolovice a zaokrúhlením vypočítaných hodnôt,môžeme získať limitné hodnoty kontaminácie pôdSlovenska.

Za limitné hodnoty kontaminácie pôd Sloven-ska môžeme považovať celkové obsahy prvkov(mg.kg-1): As = 31; Bi = 1,5; Cd = 0,9; Cr =360; Cu = 80; Hg = 0,3; Ni = 120; Pb = 80;

Sb = 2,2; Se = 0,9 a Zn = 265. Percentuálnezastúpenie kontaminovaných pôdnych vzoriek zhumusových horizontov klesá v nasledovnej po-stupnosti Sb > Hg > Cd >As > Pb > Bi > Cu> Ni > Zn > Se > Cr (tab. 6).

Vypočítané limitné hodnoty kontaminácie ko-rešpondujú s kritériami kvality pre pôdy a sedi-menty v niektorých krajinách Európy (tab. 5).Táto rôznorodosť hodnôt bola potvrdená i v le-gislatívnom uznesení Európskeho parlamentu zo14. novembra 2007 o návrhu smernice Európ-skeho parlamentu a Rady, ktorou sa ustanovujerámec pre ochranu pôdy a ktorou sa mení a do-pĺňa smernica 2004/35/ES (KOM(2006)0232 – C6– 0307/2006 – 2006/0086(COD)), v ktorej neboltaxatívne vymenovaný zoznam anorganických

T a b u ľ k a 5

Kritéria kvality pre pôdy a sedimenty v niektorých európskych krajinách [mg.kg-1], [3]Soil and sediment quality criteria by various European country [mg.kg-1], [3]

Prvok Holandsko Nemecko Švajčiarsko Fínsko Dánsko Anglicko

DEFRADTV DIV ML AL MAC MAC MAC záhrady (1) parky (2)

As 29,0 55 20,0 40,0 – 50 20 10 40 20Cd 0,8 12 0,6 1,5 0,8 20 – 3 15 1Cr 100,0 3 8 0 – – 75,0 800 1 0 0 600 1000 1 3 0Cu 36,0 1 9 0 40,0 60,0 50,0 500 2 0 0 139 130 –Pb 85,0 5 3 0 50,0 100,0 50,0 600 40 500 2000 4 5 0Hg 0,3 10 0,3 1,0 0,8 10 – 1 20 8Ni 35,0 2 1 0 – 50,0 50,0 500 – 70 70 50Zn 140,0 7 2 0 120,0 200,0 200,0 3000 – 300 300 –

DTV – limitná (cieľová) hodnota – Dutch target value: if concentration do not exceed this value, the site isconsidered clean with no eco-toxicological risk, DIV – intervenčná (sanáčná) hodnota – Dutch intervation value: ifconcentrations exceed this value they are considered as poising an environmental risk and clean-up is necessary, ML– multifunkčná krajina – Multifunctional Land, AL – poľnohospodárska krajina – Agricultural Land, MAC – maximálneprípustná/akceptovaná hodnota – maximum accepted concentration, DEFRA – Department for Food, Environmentand Rural Affairs: March 2002 guidelines based upon „biovailable concentration“

(1) Gardens, (2) parks

T a b u ľ k a 6

Zastúpenie nekontaminovaných a kontaminovaných pôdnych vzoriek z humusových horizontov [%]Abundance uncontaminated and contaminated soil samples from humus horizons [%]

Prvok (1) As Bi Cd Cr Cu Hg Ni Pb Sb Se Zn

Nekontaminované pôdy (2) 96,75 97,22 95,18 99,75 98,30 92,72 99,40 97,17 83,70 99,48 99,47Kontaminované pôdy (3) 3,25 2,78 4,82 0,25 1,70 7,28 0,60 2,83 16,30 0,52 0,53

Σ 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 100

(1) Element, (2) uncontaminated soil, (3) contaminated soil


127


128

kontaminantov a neboli ani stanovené limitnéobsahy, pretože návrh rešpektuje princíp subsi-darity [7].

ZÁVER

Geochemickým mapovaním pôd Slovenskasme získali rozsiahlu databázu údajov o celko-vých obsahoch prvkov (As, Bi, Cd, Cr, Cu, Hg,Ni, Pb, Sb, Se a Zn) v pôdnych horizontoch –A, E, B a C. K štúdiu variability distribúcieprvkov a k hodnoteniu kontaminácie pôd smepoužili analytické výsledky z 9936 pôdnychprofilov z celého územia Slovenska.

Variačné koeficienty celkových obsahov prv-kov v pôdach sú veľmi rôznorodé a tvoria na-sledovnú postupnosť: Hg = 1957,14 %; Cu =823,34 %; Sb = 791,58 %; Bi = 397,50 %; As =353,22 %; Zn = 251,15 %; Pb = 235,14 %; Se= 182,61 %; Cd = 160,61 %; Ni = 103,38 % aCr = 93,04 %.

Z výpočtov vyplýva, že charakteristické inter-valy obsahov prvkov v pôdach Slovenska sú(mg.kg-1): As = 5–9; Bi = 0,2–0,3; Cd = 0,2–0,3;Cr = 62–99; Cu = 13–23; Hg = 0,04–0,09; Ni =18–34; Pb = 13–24; Sb = 0,4–0,9; Se = 0,1–0,3a Zn = 47–77.

Pozaďové – mediánové hodnoty obsahov prv-kov v pôdach Slovenska sú (mg.kg-1): As = 6,8;Bi = 0,3; Cd = 0,2; Cr = 82,2; Cu = 18; Hg =0,06; Ni = 26; Pb = 18; Sb = 0,5; Se = 0,2 aZn = 60.

Index geoakumulácie sme aplikovali na vzorkyz povrchových humusových horizontov pôd avypočítali pre prvky: As, Bi, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni,Pb, Sb, Se a Zn. Vzhľadom k tomu, že šta-tistické parametre distribúcie prvkov v „nekonta-minovaných“ pôdach Slovenska sme vypočítaliz reprezentatívneho súboru údajov boli do vý-počtov za „Bn“ dosadené vyššie uvedené me-diánové hodnoty.

Za limitné hodnoty kontaminácie pôd Slo-venska môžeme považovať celkové obsahy prv-kov (mg.kg-1): As = 31; Bi = 1,5; Cd = 0,9; Cr= 360; Cu = 80; Hg = 0,3; Ni = 120; Pb = 80;Sb = 2,2; Se = 0,9 a Zn = 265. Vypočítané li-mitné hodnoty kontaminácie korešpondujú s kri-tériami kvality pre pôdy a sedimenty v nie-ktorých krajinách Európy. Percentuálne zastú-

penie kontaminovaných pôdnych vzoriek z hu-musových horizontov klesá v nasledovnej po-stupnosti Sb > Hg > Cd > As > Pb > Bi > Cu> Ni > Zn > Se > Cr.

Do redakcie došlo 2. mája 2008

LITERATÚRA

1. ASAAH, V.A. – ABIMBOLA, A.F. – SUH, CH.E.(2006): Heavy metal concentrations and distributionin surface soils of the Bassa industrial zone1, Doua-la, Cameroon. In: Arab. J . Sci. Engng, vol. 31 ,2006, N. 2, pp. 147–158.

2. BAIZE, D. (1995): Trace metals in French soilhorizons – I. Total contents. Abstracts – Third In-ternational Conference on the Biogeochemistry ofTrace Elements, Paris , C1, Theme A – Biogéo-chimie des éléments Traces, Paris : Instaprint S.A.,1995, pp. 33–34.

3. BIRD, G. – BREWER, P.A. – MACKLIN, M.G. –BALTEANU, D. – DRIGA, B. – SERBAN, M. –ZAHARIA, S. (2003) : The solid part i t ioning ofcontaminat metals and As in river chanel sedimentsof the minning affected Tisa drainage basin, north-western Romania and eastern Hungary. In: Appl.Geochem., vol. 18, 2003, pp. 1583–1595.

4. BUAT-MENARD, P. – CHESSELET, R. (1979):Variable influence of the atmospheric flux on thetrace metals chemistry of oceanic suspended matter.In: Earth. Planet . Sci . Lett . , vol . 42 , 1979, pp.398–411.

5. ČURLÍK, J. – ŠEFČÍK, P. (1999): Geochemický at-las Slovenskej republiky časť V. – Pôdy (Geoche-mical atlas of the Slovak republic Part V. – Soils).Bratislava : MŽP SR, 1999, 99 p. ISBN-80-88833-14-0.

6. de VRIES, W. – GROENENBERG, J.E. – MURÁNYI,A. – ČURLÍK, J . – ŠEFČÍK, P. – ROMKENS,P.F.A.M. – REINDS. G.J. – BRIL, J. – MODIN,A.K. – SVERDRUP, H.U. – ALLOWAY, B.J. (2003):Long–term risks of inadequate management practiceson the sustainability of agricultural soils. Wageningen: Alterra – rapport 816, 230 p. ISSN 1566–7197.

7. EP, 2007: Legislatívne uznesenie Európskeho parla-mentu o návrhu smernice Európskeho parlamentu aRady, ktorou sa ustanovuje rámec pre ochranu pôdya ktorou sa mení a dop ĺňa smernica 2004/35/ES(KOM(2006)0232 – C6-0307/2006 – 2006/0086(COD)) (Legislative resolution on the proposal fora directive of the European Parliament and of theCouncil establishing a framework for the protectionof soil and amending Directive 2004/35/ES (COM(2006)0232 – C6-0307/2006 – 2006/0086(COD)).

8. FÖRSTNER, U. – MÜLLER, G. (1973): HeavyMetals Accumulation in River Sediments: a Responseto Environmental Pollution. In: Geoforum, vol. 14,1973, pp. 53–61.

9. GRZEBICZ, W. – CIESLA, L. – KOMISAREK, J. –POTARZYCKI, J. (2002): Geochemical Assessment


129

of Heavy Metals Pollution of Urban Soils. In: Pol.J. Environ. Stud., vol. 11, 2002, N. 5, pp. 493–499.

10 . HERNANDEZ, L. – PROBST, A. – PROBST, J.L.– ULRICH, E. (2003): Heavy Metal Distribution inSome French Forest Soils: Evidence for AtmosfphereContamination. In: Sci. Total Environ., vol. 312 ,2003, pp. 195–210.

11 . HOAGLIN, D.C. – MOSTERLLER, F. – TUKEY,J.W. (1983): Understanding Robust and ExploratoryData Analysis. New York: John Wiley & Sons, Inc.,358 p.

12 . KABATA – PENDIAS, A. – PENDIAS, H. (1992):Trace elements in Soils and Plants, CRC PressLondon, 2nd edition, 1992, 365 p.

13 . KOLJONEN, T. , (Ed.) (1992): The geochemicalatlas of Finland. Part 2: Till. Geological Survey ofFinland, Espoo, 1992, 218 p.

14 . LOKESHWARI, H. – CHANDRAPPA, G.T. (2006):Heavy Metals Content in Water Hyacinth andSediments of Lalbagh Tank, Bangalore (India). In:J. Environ. Sci. & Eng., vol. 48, 2006, N. 3, pp.183–188.

15 . LOSKA, K. – WIECHULA, D. – BARSKA, B. –CEBULA, E. – CHOJNECKA, A. (2003): Assessmentof Arsenic Enrichment of Cultivated Soils in South-ern Poland. In: Pol. J . Environ. Stud. , vol . 12 ,2003, N. 2, pp. 187–192.

16 . MUNIZ, P. – VENTURINI, N. – GÓMEZ-ERACHE,M. (2004): Spatial distribution of chromium and leadin the benthic environment of coastal areas of therio de la Plata estuary (Montevideo, Uruguay). In:Braz. J . Biol . , vol . 64 , 2004, N. 1, pp. 103–116.

17 . McGRATH, S. P. – LOVELAND, P. J. (1992): Thesoil geochemical atlas of England and Wales. London: Blackie Academic & Professional, Glasgow, 1992,101 p. ISBN 0-751-40088-2.

18 . MÜLLER, G. (1979): Schwermetalle in den Sedimen-ten des Reins-Verenderungen Seit 1971. In: Umschau,vol. 79 , 1979, 778 p.

19 . MÜLLER, G. (1981): Die Schwermetallbelastung derSedimente des Neckars und seiner Nebenflusse: eineBestandsaufnahme. In: Chem. Zeitung, vol. 105 ,1981, pp. 157–164.

20 . PRAVEENA, S.M. - RADOJEVIC, M. - ABDULLAH,M.H. (2007): The Assessment of Mangrove SedimentQuality in mengkabong Lagoon: An Index AnalysisApproach. In: Inter. J. Environ. & Sci. Education,vol. 2, 2007, N. 3, pp. 60–68.

21 . REIMANN, C. – SIEWERS, U. – TARVAINEN, T.– BITYUKOVA, L. – ERIKSSON, J. – GILUCIS, A.– GREGORAUSKIENE, V. – LUKASHEV, V.K. –MATINIAN, N.N. – PASIECZNA, A. (2003): Agri-cultural Soils in Northern Europe: A GeochemicalAtlas. Stuttgart: Geologishes Jahrbuch Sonderhefte,Reihe D, Heft SD5, 2003, 279 p. ISBN 3-510-959066-X.

22 . REIMANN, C. – FILZMOSER, P. – GARRETT, R.G.(2005): Background and treshold: critical comparisonof methods of determination. In: Sci. Total Envi-ron., vol. 346 , 2005, pp. 1–16.

23 . REIMANN, C. – GARRETT, R.G. (2005): Geoche-

mical background – concept and reality. In: Sci.Total Environ., vol. 350 , 2005, pp. 12– 27.

24 . ROYCHOUDHURY, A.N. – STARKE, M.F. (2006):Parti t ioning nad mobili ty of trace metals in theBlesbokspruit: Impact assessment of dewatering ofmine waters in the East Rand, South Africa. In:Appl. Geochem., vol. 21, 2006, pp. 1044–1063.

25 . RUIZ, F. (2001): Trace metals in estruarine sedi-ments from the southwestern Spanish Coast. In: Mar.Poll. Bull., vol. 42, 2001, pp. 782–490.

26 . SALMINEN, R. – BATISTA, M.J. – BIDOVEC, M.– DEMETRIADES, A. – DE VIVO, B. – DE VOS,W. – ĎURIŠ, M. – GILUCIS, A. – GREGORAUS-KIENE, V. – HALAMIC, J. – HEITZMANN, P. –LIMA, A. – JORDAN, G. – KLAVER, G. –KLEIN, P. - LIS, J . – LOCUTURA, J. - MAR-SINA, K. – MAZREKU, A. – O´CONNOR, P.J. -OLSSON, S.A. – OTTESEN, R.T. – PETERSELL,V. – PLANT, J.A. – REEDER, S. – SALPETEUR,I. – SANDSTROM, H. – SIEWERS, U. – STEEN-FELT A. – TARVAINEN, T. (2005): GeochemicalAtlas of Europe. Part 1 – Background Information,Methodology and Maps. Espoo, 2005, 526 p. ISBN951-690-921-3.

27 . SINGH, A.K. – HASNAIN, S.I. – BANERJEE, D.K.(2003): Grain Size and Geochemical Portioning ofHeavy metals in Sediment of the Damodar River –A Triburary of the Lower Gaanga, India. In: Envi-ron. Geol., vol. 39, 2003, pp. 90–98.

28 . SZAREK-GWIAZDA, E. – AMIROWICZ, A. –GWIAZDA, R. (2006): Trace element concentrationsin fish and botton sediments of a eutrophic damreservoir. In: Inter. J. Ocean. Hydrol., vol. XXXV,2006, N. 4, pp. 331–352.

29 . TOMLINSON, D.L. – WILSON, J.G. – HARIIS, C.R.– JEFFREY, D.W. (1980): Problems in the Assess-ment of Heavy metal Levels in Estuaries and theFormation of a Pollution Index. In: HelgoländerMeeresunters, vol. 33, 1980, pp. 566–575.

30 . TUKEY, J.W. (1977): Exploratory Data Analysis.Reading, Addison – Wesley, 1977, 506 p.

31 . SLOVAK SOIL LAW 220/2004 (Zákon o pôde č .220/2004) (2004): Zbierka zákonov, 220/2004, 2290-2292.

SÚHRN

Geochemickým mapovaním pôd Slovenska bola z 9974pôdnych profilov získaná rozsiahla databáza údajov o cel-kových obsahoch prvkov (As, Bi, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni,Pb, Sb, Se a Zn) v pôdnych horizontoch – A, E, B a C.

Variačné koeficienty celkových obsahov prvkov v pô-dach sú veľmi rôznorodé a tvoria nasledovnú postupnosť:Hg = 1957,14 %; Cu = 823,34 %; Sb = 791,58 %; Bi= 397,50 %; As = 353,22 %; Zn = 251,15 %; Pb =235,14 %; Se = 182,61 %; Cd = 160,61 %; Ni =103,38 % a Cr = 93,04 %.

Po vyčlenení anomálnych hodnôt obsahov prvkov z„prvotnej“ databázy boli vypočítané pozaďové hodnoty(mediánové) obsahov prvkov pre „nekontaminované“ pô-dy Slovenska (mg.kg-1): As = 6,8; Bi = 0,3; Cd = 0,2;


130

Cr = 82,2; Cu = 18; Hg = 0,06; Ni = 26; Pb = 18; Sb= 0,5; Se = 0,2 a Zn = 60.

Vypoč í tané pozaďové hodnoty obsahov prvkov prepôdy Slovenska sa od publikovaných celosvetových mediá-nových obsahov výrazne neodlišujú. Väčšie rozdiely sa vy-skytujú len pri hodnotách pre Cu, Ni a Zn, ktoré súpravdepodobne spôsobené rôznorodosťou materských hor-nín pôd a pôdotvorných procesov vyskytujúcich sa naSlovensku.

Charakteristické intervaly obsahov prvkov v „nekon-taminovaných“ pôdach Slovenska boli vypočítané z roz-dielov hodnôt medzi horným a dolným kvartilom. Cha-rakteristické intervaly obsahov prvkov sú (mg.kg-1): As= 5–9; Bi = 0,2–0,3; Cd = 0,2–0,3; Cr = 62–99; Cu =13–23; Hg = 0,04–0,09; Ni = 18–34; Pb = 13–24; Sb= 0,4–0,9; Se = 0,1–0,3 a Zn = 47–77.

Kontamináciu spôsobujú najmä toxické chalkofilnéstopové prvky, ktoré sa vyskytujú hlavne v rudnýchmineráloch, ale v hypergénnych podmienkach tvoria ľah-ko migrujúce organické a anorganické komplexy, ktorésa v pôdach akumulujú na sorpčných bariérach. Stredneaž veľmi silno kontaminované pôdy As, Bi, Cd, Hg, Pba Sb sa vyskytujú najmä v starých banských regiónoch:Spišsko-gemerské rudohorie, Nízke Tatry, Starohorské,Kremnické a Štiavnické vrchy, nivách Hrona, Štiavnicea Hornádu.

V dôsledku cezhraničnej atmosférickej migrácie konta-

minantov sú niektoré pôdy v horských a vysokohorskýchoblastiach Slovenska kontaminované najmä Bi, Cd, Hg,Pb, Sb a Se.

Z biogénnych prvkov len meď vytvára veľmi silnúkontamináciu pôd. Hlavne v Starohorských vrchoch av severnej časti Spišsko-gemerského rudohoria, teda v re-giónoch so stáročnou ťažbou a spracovaním Cu – rúd.Silná kontaminácia pôd zinkom sa nachádza v niveŠtiavnice, v dôsledku sorpcie zinku na organické a anor-ganické zložky pôdy, zinok pochádza z ťažby a spra-covania polymetalických rúd vyskytujúcich sa v BanskejŠtiavnici. Kontaminácia pôd niklom a chrómom je geo-génne podmienená a vyskytuje sa hlavne v pôdach fly-šového a v okolí bradlového pásma. Stredne kontami-nované pôdy selénom sa vyskytujú na území Slovenskalen sporadicky.

Za limitné hodnoty kontaminácie pôd Slovenska mô-žeme považovať celkové obsahy prvkov (mg.kg-1): As =31; Bi = 1,5; Cd = 0,9; Cr = 360; Cu = 80; Hg = 0,3;Ni = 120; Pb = 80; Sb = 2,2; Se = 0,9 a Zn = 265.Percentuálne zastúpenie kontaminovaných pôdnych vzo-riek z humusových horizontov klesá v nasledovnej po-stupnosti Sb > Hg > Cd >As > Pb > Bi > Cu > Ni>Zn > Se > Cr.

Kľúčové slová: pozaďová hodnota, index geoakumulácie,hodnotenie kontaminácie

agriculture (po ľnohospodárstvo), 54, 2008 (3): 119-130 4/3-sevcik.pdfsilvester pramuka, state...

Documents