Urodzajna, nadająca się do uprawy zbóż gleba jest bezcennym skarbem i podstawą egzystencji ludzi zamieszkujących Ziemię. Niestety, intensywna gospodarka człowieka może powodować ich niszczenie i zanieczyszczenie, co sprawia, że powierzchnia ziemi uprawnej na świecie zmniejsza się co roku o około $1 %$ . Przywrócenie gruntom wartości użytkowej jest procesem trudnym i długotrwałym. W naturalnych warunkach na wytworzenie $1 cm$ gleby potrzeba 100–500 lat. Jak zatem dbać o ten skarb?

Aby zrozumieć poruszane w tym materiale zagadnienia, przypomnij sobie:

pojęcia: gleba, żyzność gleby;
rodzaje nawozów i ich role;
sposoby planowania i przeprowadzania badań wybranych właściwości gleby;
wpływ składników zawartych w glebie na rozwój roślin.

Nauczysz się

definiować pojęcie degradacji i dewastacji gleby;
wskazywać źródła zanieczyszczeń gleby oraz sposoby zapobiegania zanieczyszczeniom gleb;
omawiać na przykładach szkodliwe działanie wybranych zanieczyszczeń chemicznych gleby (metali ciężkich, węglowodorów, pestycydów, azotanów( $III$ ) i azotanów( $V$ ));
uzasadniać związki między rozwojem cywilizacji a występującymi zanieczyszczeniami gleb;
wskazywać sposoby oczyszczania gleby;
wymieniać metody ochrony gleb.

iiMkDw68ju_d5e185

1. Zanieczyszczenia gleb

Gleby, podobnie jak całe środowisko przyrodnicze, mogą ulegać zanieczyszczeniu. Ze względu na swoje właściwości sorpcyjne, pochłaniają one wiele substancji chemicznych, które mogą przenikać 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 na takie, które nie pozwalają na jej normalne 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 oblodzone nawierzchnie dróg.

Polecenie 1

Poszczególne obszary działalności człowieka odpowiadają za produkcję specyficznych rodzajów zanieczyszczeń chemicznych gleb. Czy potrafisz wymienić ich przykłady? Przeanalizuj poniższą tabelę, a następnie wykonaj zadanie umieszczone poniżej.

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
rolnictwo	nawozy i ich zanieczyszczenia
transport	spaliny samochodowe – tlenki azotu, tlenki węgla
	węglowodory
	sól drogowa (głównie $NaCl$ )
gospodarstwa domowe	opakowania
gospodarstwa domowe	ścieki (w tym detergenty)

R1B0hcjl7Zsec

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

iiMkDw68ju_d5e247

Pestycydy

PestycydypestycydyPestycydy są związkami chemicznymi stosowanymi m.in. do:

ochrony roślin przed szkodnikami (insektycydyinsektycydyinsektycydy) i grzybami (fungicydyfungicydyfungicydy);
zwalczania chorób roślin (bakteriocydybakteriocydybakteriocydy);
usuwania chwastów (herbicydyherbicydyherbicydy).

Pestycydy rozprzestrzeniają się w środowisku przez powietrze i wodę, lecz pozostają również w glebie. Ze względu na swoją wyjątkową trwałość, toksyczność oraz dużą aktywność biologiczną, stwarzają poważne zagrożenie dla środowiska przyrodniczego.

RkldplLOScIuo

Dwa zdjęcia. Zdjęcie z lewej strony przedstawia pole uprawne obsadzone zielonymi roślinami. W tle widoczny jest las. Nisko nad polem przelatuje samolot i wykonuje oprysk. Zdjęcie z prawej strony przedstawia krajobraz rolniczy. Jest podzielone na dwie części. Górną część stanowi zielona łąka. Na dole widoczne jest pozbawione roślinności zaorane pole uprawne. W części pozbawionej roślinności widoczny jest traktor w czasie wykonywania oprysku. — Insektycydy stosuje się m.in. do zwalczania mszyc (po lewej) oraz stonki ziemniaczanej (po prawej).
Źródło: 1. domena publiczna, pixabay.com, 2. By Zeynel Cebeci, Own work, CC BY-SA 4.0, commons.wikimedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0.

iiMkDw68ju_d5e296

Ropopochodne zanieczyszczenia gleby

Węglowodory, których źródłem są m.in. ropa naftowa i produkty jej przeróbki (tj. benzyna, olej napędowy), jeśli dostaną się w znacznych ilościach do gleby, mogą spowodować jej wyłączenie z aktywności biologicznej na $10 ‐ 15$ lat. Przesycenie gleb tymi produktami niszczy drobnoustroje glebowe i roślinne oraz powoduje niedobór tlenu.

RwUrD8qlV7Sjo

Zdjęcie przedstawia stację paliw na tle niebieskiego nieba z białymi, kłębiastymi chmurami. Stacja utrzymana jest w kolorystyce złożonej z trzech barw: dominującej bieli oraz elementów czerwonych i pomarańczowych. Na pierwszym planie widoczne są dystrybutory paliw i zamieszczony nad nimi dach. Na drugim planie, z lewej strony zdjęcia, widoczny jest budynek stacyjny ze sklepem. Z prawej strony zdjęcia widoczny jest rząd zaparkowanych samochodów znajdujący się na obrzeżach stacji. Za nimi widoczne są drzewa. — Przyczyną zanieczyszczenia gleby substancjami ropopochodnymi mogą być awarie na stacjach benzynowych, takie jak rozszczelnienie instalacji paliwowych lub autocystern (rozlanie się paliwa, emisja par węglowodorów do powietrza).
Źródło: Sdi-jr, edycja: Krzysztof Jaworski, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0.

iiMkDw68ju_d5e335

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. Rośliny uprawiane na glebie zanieczyszczonej azotanami( $V$ ) mogą być także niebezpieczne 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

Wykonaj doświadczenie w którym sprawdzisz, czy w wybranych warzywach korzeniowych są obecne azotany( $V$ ) i azotany( $III$ ). Sformułuj odpowiednie wnioski i obserwacje.

R1Dj0Clpig6EG

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Wykonano doświadczenie, w którym sprawdzono, czy w wybranych warzywach korzeniowych są obecne azotany( $V$ ) i azotany( $III$ ).

Problem badawczy:

Czy warzywa korzeniowe zawierają azotany( $V$ ) i azotany( $III$ )?

Hipoteza:

Warzywa korzeniowe, w zależności od gatunku, mogą zawierać azotany( $V$ ) i azotany( $III$ ) w różnym stężeniu, a ilość tych substancji w roślinie zależy również od czynników zewnętrznych, np. dostępności tych związków w glebie uprawnej.

Co było potrzebne:

probówki;
szalki Petriego lub szkiełka zegarkowe;
wkraplacz;
warzywa korzeniowe, takie jak marchewka, pietruszka, burak, rzodkiewka i ziemniak; każde z badanych warzyw pochodziło z dwóch różnych upraw: jedna próbka pochodziła z domowego ogródka, a druga z supermarketu;
paski wskaźnikowe do wykrywania azotanów( $V$ ) i azotanów( $III$ );
roztwór rivanolu (1 tabletkę rozpuszczono w $20 {cm}^{3}$ wody destylowanej);
kwas solny (chlorowodorowy) o stężeniu $5 %$ ;
wiórki magnezu.

Przebieg doświadczenia:

Na szkiełkach zegarkowych przygotowano niewielkie kawałki obranych warzyw. Pierwszą część doświadczenia stanowiło wykonanie próby na obecność azotanów za pomocą roztworu rivanolu. W tym celu, na każdą próbkę naniesiono po trzy krople roztworu rivanolu, a następnie po trzy krople kwasu solnego (chlorowodorowego). W części z nich zaobserwowano zmianę zabarwienia. Te próbki, u których ta zmiana nie zaszła, zostały posypane wiórkami magnezowymi. W drugiej części doświadczenia wykorzystano paski testowe do zbadania stężenia jonów azotanowych( $V$ ) i azotanowych( $III$ ) w próbkach. Postępowano zgodnie z instrukcją załączoną do opakowania pasków testowych.

Obserwacje:

Pod wpływem podjętych czynności, badane warzywa korzeniowe zmieniały zabarwienie na różowoczerwone lub czerwone bądź jasnofioletowe.

Wnioski:

W próbkach badanych warzyw mogą być obecne azotany( $V$ ) i azotany( $III$ ), a ich zawartość w próbkach jest zróżnicowana.

Podsumowanie:

Mleczan etakrydyny (Rivanol) jest organicznym związkiem chemicznym należącym do grupy barwników akrydynowych. W warunkach normalnych reaguje z silnie utleniającymi substancjami. W wyniku reakcji rivanolu z azotanami( $III$ ) powstaje barwny związek, który stanowi podstawę do oznaczania azotanów tą metodą. W przypadku braku wysokiego stężenia azotanów( $III$ ) w badanej próbce pomocne jest skorzystanie z wiórków magnezu, które redukują azotany( $V$ ) do azotanów( $III$ ), tym samym umożliwiając zajście barwnej reakcji i informując o obecności obu typów jonów w badanym preparacie.
Warzywa korzeniowe mogą zawierać azotany( $V$ ) i azotany ( $III$ ), a zawartość tych związków jest różna w zależności od gatunku warzywa. W przypadku tego samego warzywa zawartość azotanów może być inna w przypadku różnych rodzajów upraw.

Polecenie 2

RXpX5GTeTPRHb

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Obserwacje: Pod wpływem podjętych czynności badane warzywa korzeniowe zmieniały zabarwienie na różowoczerwone lub czerwone bądź jasnofioletowe.

Wnioski: W próbkach badanych warzyw mogą być obecne azotany( $V$ ) i azotany( $III$ ), a ich zawartość w próbkach jest zróżnicowana.

Podsumowanie: Mleczan etakrydyny (Rivanol) jest organicznym związkiem chemicznym należącym do grupy barwników akrydynowych. W warunkach normalnych reaguje z silnie utleniającymi substancjami. W wyniku reakcji rivanolu z azotanami( $III$ ) powstaje barwny związek, który stanowi podstawę do oznaczania azotanów tą metodą. W przypadku braku wysokiego stężenia azotanów( $III$ ) w badanej próbce pomocne jest skorzystanie z wiórków magnezu, które redukują azotany( $V$ ) do azotanów( $III$ ), tym samym umożliwiając zajście barwnej reakcji i informując o obecności obu typów jonów w badanym preparacie.

Warzywa korzeniowe mogą zawierać azotany( $V$ ) i azotany( $III$ ), a zawartość tych związków jest różna w zależności od gatunku warzywa. W przypadku tego samego warzywa zawartość azotanów może być inna w przypadku różnych rodzajów upraw.

Polecenie 2

R1LOgstcbVYd7

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Potrzebny do rozwoju roślin azot, pobierany jest przez rośliny w formie anionów azotanowych( $V$ ) ${NO}_{3}^{-}$ lub kationów amonu ${NH}_{4}^{+}$ . Może jednak występować w glebie także w formie toksycznych dla wielu roślin azotanów( $III$ ). Rośliny kumulują nadmiar azotanów( $V$ ) i azotanów( $III$ ). Ma to miejsce głównie w liściach i organach spichrzowych, z kolei znacznie mniej azotanów znajdzie się w owocach i nasionach tych roślin. Nie wszystkie warzywa kumulują te związki w jednakowym stopniu – np. sałata, rzodkiewka i buraki ćwikłowe mają wysoką tendencję do ich gromadzenia, a tylko w nieznacznie mniejszym stopniu kumulują je marchew, seler, ziemniaki czy cebula. Zaś warzywa takie jak papryka, pomidory czy ogórki cechują się zdecydowanie niższą niż wymienione wcześniej rośliny tendencją do kumulacji azotanów.

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

RB6u4XuXBX0nZ

Zdjęcie przedstawia pięć świeżo wyrwanych marchwi ułożonych na ziemi jedna obok drugiej z liśćmi skierowanymi ku górze. Przedstawiona marchew jest w niewielkim stopniu zanieczyszczona glebą. Dwie z nich są do połowy przesłonięte zielonym liściem marchwi. — Marchew jest przykładem warzywa podatnego na kumulację azotanów(V).
Źródło: color line, dostępny w internecie: www.flickr.com, licencja: CC BY 2.0.

Ciekawostka

Obecnie coraz większą popularność zyskuje rolnictwo ekologiczne, wykluczające stosowanie syntetycznych nawozów i pestycydów. Jest ono już traktowane jako sposób życia w symbiozie z naturą niż jako system produkcji.

ReJIU8o0t7jS3

Zdjęcie przedstawia unijny znak euroliścia. Jest on złożony z dwunastu białych, pięcioramiennych gwiazdek ułożonych w kształt liścia, które znajdują się na zielonym tle. Gwiazdka położona w lewym dolnym rogu posiada przedłużone jedno z ramion, które wnika do wnętrza znaku i symbolizuje nerw liściowy. — Produkty z certyfikowanych gospodarstw ekologicznych mogą być rozpoznawane przez konsumentów dzięki unijnemu znakowi „euroliścia”.
Źródło: © European Union, 1995-2014, dostępny w internecie: http://ec.europa.eu, domena publiczna.

Doświadczenie 2

Czy zasolenie gleby wpływa na rozwój roślin?

Wykonaj poniższe doświadczenie. Sformułuj odpowiednie obserwacje i wnioski.

RA3fIg2U3YjhF

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

W celu poznania odpowiedzi na to pytanie, wykonano doświadczenie.

Problem badawczy:

Czy zasolenie gleby wpływa na rozwój roślin?

Hipoteza:

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

Co było potrzebne:

cztery cylindry miarowe ( $100 {cm}^{3}$ ) lub cztery probówki;
marker;
roztwory soli kuchennej o stężeniach: $1 %$ , $5 %$ , $10 %$ ;
woda z kranu;
olej jadalny;
cztery dobrze ulistnione pędy bzu.

Przebieg doświadczenia:

Do trzech cylindrów miarowych nalano po $80 {cm}^{3}$ roztworów soli kuchennej o różnych stężeniach, a do czwartego nalano $80 {cm}^{3}$ wody. Cylindry zostały odpowiednio opisane. W każdym z nich umieszczono jeden ulistniony pęd bzu, po czym do wszystkich wlano tyle oleju jadalnego, aby otrzymać warstwę o grubości $5 mm$ , która uniemożliwiała parowanie wody. Na każdym cylindrze zaznaczono początkowy poziom cieczy. Próbki pozostawiono na trzy dni.

Obserwacje:

Po zakończeniu eksperymentu stan pędów bzu był tym gorszy, im wyższe było stężenie soli w roztworze, w którym był on zanurzony.

Wnioski:

Nadmiar soli kuchennej w wodzie pobieranej przez rośliny powoduje ich uszkodzenie, co można było łatwo zaobserwować w przypadku pędu zanurzonego w roztworze soli kuchennej o stężeniu $10 %$ .

Polecenie 3

RXpX5GTeTPRHb

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Obserwacje: Czy stan roślin uległ zmianie? Jeśli tak, to w jakim stopniu? Porównaj z pędem zanurzonym w czystej wodzie.

Wnioski: Czy stan badanych pędów roślin zależy od stężenia soli w roztworze? Jeżeli tak, to jaki jest wpływ $NaCl$ na rośliny?

Obserwacje: Po zakończeniu eksperymentu stan pędów bzu był tym gorszy, im wyższe było stężenie soli w roztworze, w którym był on zanurzony.

Wnioski: Nadmiar soli kuchennej w wodzie pobieranej przez rośliny powoduje ich uszkodzenie, co można było łatwo zaobserwować w przypadku pędu zanurzonego w roztworze soli kuchennej o stężeniu $10 %$ .

Polecenie 3

RIX8ZFYCFgeNP

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

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.

RYX3bdxjSAOoE

Na ilustracji zestawiono ze sobą dwa zdjęcia przedstawiające skutki zasolenia gleby. Na zdjęciu po lewej stronie ukazano drzewa z pożółkłymi liśćmi rosnące w pasach przyulicznych. Na drodze za drzewami znajdują się trzy samochody, a w tle stoi żywopłot i czerwony budynek. Na zdjęciu po prawej stronie przedstawiono zbliżenie na gałąź porośniętą liśćmi o pożółkłych brzegach. — Na drzewach, w pasach przyulicznych, często można obserwować skutki zasolenia gleby, czego przyczyną jest posypywanie solą oblodzonych dróg w porze zimowej.
Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

iiMkDw68ju_d5e503

Metale ciężkie

Związki chemiczne zawierające metale ciężkie, takie jak ołów $Pb$ , miedź $Cu$ , rtęć $Hg$ , kadm $Cd$ . Są kolejną grupą zanieczyszczeń chemicznych gleby. Ponad $90 %$ ogólnej zawartości związków kadmu, miedzi, cynku i ołowiu w glebach pochodzi ze źródeł antropogenicznychantropogenicznyantropogenicznych. Szczególnie dużą zawartość związków metali ciężkich w glebie stwierdzono w rejonach sąsiadujących z hutami, galwanizerniami i kopalniami.

R1GfVpppF5noh

Zestawienie czterech zdjęć, jednego dużego z lewej strony i trzech małych, ustawionych jedno nad drugim, z prawej strony. Zdjęcie z lewej strony przedstawia elektrownię. Na pierwszym planie znajdują się pola porośnięte pożółkłą trawą i nielicznymi drzewami. W centralnym punkcie zdjęcia widoczne są dwa wysokie kominy z których wydobywają się duże ilości dymu. Z lewej strony znajdują się trzy szerokie kominy chłodnicze. Z prawej strony zdjęcia znajduje się czwarty komin chłodniczy, z którego wydobywa się para. Niebo nad elektrownią jest ciemne, zasnute chmurami i gęstym dymem. Z prawej strony znajdują się trzy zdjęcia warzyw. Kolejno od góry są to: zdjęcie sałaty masłowej, zdjęcie bulw rzodkiewek, zdjęcie korzeni marchwi. — Do roślin, które gromadzą metale toksyczne, należą sałata, rzodkiewka, marchew. Na terenach przemysłowych (np. w pobliżu hut, kopalni) zawartość tych pierwiastków w roślinach może przekraczać normy kilkadziesiąt, a nawet kilkaset razy.
Źródło: stevepb, domena publiczna (https://pixabay.com), onnoth, CC BY 2.0 (https://www.flickr.com), David Boyle in DC, CC BY 2.0 (https://www.flickr.com), ~ Ashwin ~ CC BY 2.0 (https://www.flickr.com), Krzysztof Jaworski, licencja: CC BY-SA 3.0.

Metale ciężkie zanieczyszczające glebę kumulują się w tkankach roślin i wywołują w ich organizmach nieodwracalne zmiany. Są także toksyczne dla konsumentów (mogą powodować wiele chorób, w tym nowotwory).

Doświadczenie 3

Wykonaj doświadczenie w którym sprawdzisz, czy w glebie są zawarte jony ołowiu( $II$ ). Sformułuj odpowiednie obserwacje i wnioski.

REDcJqoeVhqPR

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Wykonano doświadczenie, w którym sprawdzono, czy w glebie są zawarte jony ołowiu( $II$ ).

Problem badawczy:

Czy gleba może zawierać jonu ołowiu( $II$ )?

Hipoteza:

Jony ołowiu( $II$ ) mogą występować w glebach i powodować ich skażenie.

Co było potrzebne:

próbki gleby (pobrane w różnych miejscach);
probówki;
sączki;
kolby stożkowe;
łyżka;
pipetka;
lejki;
roztwór kwasu octowego (etanowego);
siarczek sodu.

Przebieg doświadczenia:

Do kolby stożkowej nalano ok. $150 {cm}^{3}$ wody destylowanej i dodano $2 {cm}^{3}$ roztworu kwasu octowego. Następnie, do tak przygotowanego roztworu, dodano łyżkę badanej gleby, zamieszano i wytrząśnięto przez ok. $5 min$ . Po tym czasie zawartość kolby przesączono. Do otrzymanego roztworu dodano dwie krople roztworu siarczku sodu i obserwowano zachodzące zmiany. Badanie powtórzono dla innych próbek gleby.

Obserwacje:

W niektórych próbkach dodanie siarczku sodu do przesączu powodowało wytrącenie się czarnego osadu.

Wnioski:

Wytrącający się czarny osad to siarczek ołowiu, świadczący o obecności jonów ołowiu( $II$ ) w próbkach badanej gleby.

Podsumowanie:

Wytrącanie się siarczku ołowiu przebiega zgodnie z równaniem:

{Pb}^{2 +} + S^{-} \to PbS ↓

Polecenie 4

RXpX5GTeTPRHb

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Obserwacje: W niektórych próbkach dodanie ${Na}_{2} S$ do przesączu powodowało wytrącenie się czarnego osadu.

Wnioski: Wytrącający się czarny osad to siarczek ołowiu świadczący o obecności jonów ołowiu( $II$ ) w próbkach badanej gleby.

Podsumowanie: Wytrącanie się siarczku ołowiu przebiega zgodnie z równaniem:

{Pb}^{2 +} + S^{-} \to PbS ↓

Polecenie 4

R10DWhgTXdsud

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R1VsuYoP1DXgH

Mapa Polski z liniami wyznaczającymi kontury województw. W lewym dolnym rogu umieszczona jest legenda umożliwiająca odczytanie mapy. Poszczególnym metalom zostały przyporządkowane odpowiednie kolory. Arsen — kolor pomarańczowy. Ołów — kolor żółty. Miedź — kolor niebieski. Kadm — kolor czerwony. Cynk — kolor zielony. Miejsca niezanieczyszczone — kolor czarny. Mapa przedstawia punktowy wykaz miejsc, z których pobrano próbki gruntów do badań środowiskowych. Zostały one pobrane ze zróżnicowanych lokalizacji na terenie całej Polski. W czternastu województwach obecne są wyłącznie czarne punkty wskazujące na brak zanieczyszczenia. W województwie dolnośląskim pojawia się jeden punkt oznaczony niebieskim kolorem, który wskazuje na zanieczyszczenie gleby miedzią. W województwie śląskim znajdują się trzy punkty wskazujące na zanieczyszczenia. Pierwszy z nich ma kolor pomarańczowy co oznacza skażenie gleby arsenem. W drugim punkcie pojawia się oznaczenie zielone i czerwone, które wskazuje na obecność w tych glebach związków cynku i kadmu. Trzeci punkt został oznaczony trzema kolorami: zielonym, czerwonym i żółtym co wskazuje na zanieczyszczenie tego miejsca związkami cynku, kadmu i ołowiu. — W Polsce gleby są w niewielkim stopniu skażone metalami ciężkimi. Powyższa mapa przedstawia wykaz punktów monitoringowych, w których w 2015 r. wykazano przekroczenia zawartości pierwiastków śladowych w glebie. Mapa pochodzi z raportu na uniwersalny papierek „Monitoring chemizmu gleb ornych w Polsce w latach 2015‑2017”, opublikowanego przez Główny Inspektorat Ochrony Środowiska.
Źródło: dostępny w internecie: gios.gov.pl, domena publiczna.

Polecenie 5

RydltVOh8a1Ki

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R1b5YMdpDbL1M

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

iiMkDw68ju_d5e610

2. Skutki zanieczyszczenia gleb i sposoby przeciwdziałania niszczeniu gleb

Skutki zanieczyszczenia gleb

Zasolenie, niewłaściwy odczyn (alkalizacja lub zakwaszenie), którym towarzyszy wymywanie w głąb profilu składników pokarmowych, a zwłaszcza potasu.
Pogorszenie się struktury gleby – przesuszenie lub zamulenie.
Obniżenie urodzajności gleby w wyniku zmian jej właściwości fizycznych, chemicznych i mikrobiologicznych.
Ujemny wpływ zanieczyszczeń gleby na rozwój roślin oraz organizmów na wyższych poziomach łańcucha troficznego (na zwierzęta i ludzi).

Ciekawostka

W latach $70 . XX w .$ zaprzestano produkcji powszechnie stosowanego pestycydu DDT, należącego do grupy związków chloroorganicznych (w Polsce znanego pod nazwą „azotoks”), środka owadobójczego, który gromadził się w glebie i dostawał do kolejnych ogniw łańcucha pokarmowego. U zwierząt był kumulowany w tkance tłuszczowej. Okres połowicznego rozpadu DDT w glebie bardzo mocno zależy od warunków zewnętrznych i może wynosić od 22 dni do nawet 30 lat, a niektóre produkty jego rozkładu wykazują znacznie większą toksyczność dla zwierząt i ludzi niż wyjściowa substancja.
Zanim poznano jego szkodliwe długofalowe oddziaływanie na środowisko przyrodnicze, DDT był uznawany za niemal idealny pestycyd. Odkrywca toksycznego działania DDT na owady Paul Herman Müller został w $1948 r .$ uhonorowany Nagrodą Nobla.

Niszczenie gleb, które powoduje pogorszenie ich wartości użytkowej i obniżenie możliwości produkcyjnych, jest nazywane degradacją glebdegradacja glebydegradacją gleb. Zachodzące procesy w ziemi pogarszają jej właściwości fizyczne (zniszczenie struktury), chemiczne (zakwaszenie, zasolenie lub zatrucie metalami ciężkimi) i biologiczne (zmniejszenie ilości i jakości próchnicy, ubytek żywych organizmów). W konsekwencji spada naturalna urodzajność gleby.
Za jej degradację odpowiedzialny jest przede wszystkim człowiek, ale też czynniki naturalne, np. erozja gleby, zmiany klimatyczne (susza) oraz klęski żywiołowe (wybuchy wulkanów, trzęsienia ziemi).

Erozja gleby – przemieszczanie, sortowanie i osadzanie w innym rejonie cząstek gruntu powodowane wymywaniem powierzchniowej warstwy gleby przez wodę opadową lub wody rzek (erozja wodna) bądź wywiewanie (erozja wietrzna).
Może być także wywołana działalnością człowieka przez niewłaściwie wykonywane melioracjemelioracjamelioracje, wycinanie i wypalanie lasów i łąk, a także przez zbyt intensywny wypas zwierząt.
W przypadku, gdy gleba na danym terenie całkowicie utraci wartości użytkowe, mówi się o dewastacji glebydewastacja glebydewastacji gleby. Często jest to proces nieodwracalny, któremu towarzyszą silne przekształcenia i spustoszenia terenu, np. przez budowę domów, kładzenie asfaltu, chodników oraz kopalnie odkrywkowe.

Polecenie 6

Zapoznaj się z informacjami zawartymi w poniższej galerii interaktywnej, a następnie wskaż prawidłową odpowiedź na zadanie zamieszczone poniżej.

Gleby, na których nie jest możliwa jakakolwiek produkcja roślinna, określa się mianem gleb martwych. W warunkach naturalnych spotyka się je w bezpośredniej bliskości aktywnych wulkanów (A), na obszarach pustynnych (B), a także w zmienionym przez człowieka krajobrazie przemysłowym, np. na hałdach kopalnianych (C).

RAiwbXcYdbI0u

Na zdjęciu ukazano krater wulkaniczny położony nad brzegiem morza. Tworzą go czarne skały, a w środku znajduje się woda. Okoliczne tereny są koloru brązowego. W tle, za taflą morza znajduje się pokryty śniegiem brzeg, a dalej czarne wzgórza. Niebo nad nimi jest pokryte białymi chmurami. W lewym górnym rogu grafiki umieszczono czarną literę A w białym kółku. — Obszary wulkaniczne na Islandii
Źródło: Wolfgangbeyer, edycja: Krzysztof Jaworski, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0.

R1J1BH8tHfFku

Na zdjęciu przedstawiono Pustynię Błędowską. Na pierwszym planie znajduje się szeroki piaszczysty pas pokryty licznymi, niskimi krzewami. Dalej znajduje się pas zieleni tworzony przez niewysoką roślinność. Powyżej niebo ma silną błękitną barwę. W lewym górnym rogu grafiki umieszczono czarną literę B w białym kółku. — Pustynia Błędowska (nazywana Polską Saharą)
Źródło: Jakub Hałun, edycja: Krzysztof Jaworski, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0.

R1XsyWZdvDMUp

Na zdjęciu ukazano hałdy wałbrzyskie. Są to liczne, niewielkie, kamienne wzgórza porośnięte drobnymi roślinami. Otaczają je tereny zielone pokryte kępami drzew. W tle znajduje się błękitne niebo przesłonięte kłębiastymi, szarymi chmurami. W lewym górnym rogu grafiki umieszczono czarną literę C w białym kółku. — Hałdy wałbrzyskie (Dolny Śląsk)
Źródło: Šjů, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0.

R1bPxryfkLDVW

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

iiMkDw68ju_d5e684

Sposoby przeciwdziałania niszczeniu gleb

Do głównych działań podejmowanych w celu ochrony gleb należą:

$1$ . prawidłowa gospodarka rolna z zastosowaniem głównie nawozów naturalnych, racjonalne stosowanie nawozów sztucznych oraz środków ochrony roślin; $2$ . zapobieganie erozji – działania melioracyjne, zadrzewienia śródpolne, zalesianie nieużytków; $3$ . zapobieganie zanieczyszczaniu gleby ze źródeł komunalnych – ograniczenie ilości odpadów i właściwa gospodarka (segregacja odpadów, kompostowanie, zbiórka odpadów niebezpiecznych) oraz oczyszczanie ścieków; $4$ . ograniczanie przemysłowych źródeł zanieczyszczenia gleb – stosowanie nowoczesnych technologii przyjaznych środowisku oraz właściwą gospodarkę odpadami poprodukcyjnymi; $5$ . oczyszczanie gleb z substancji toksycznych oraz odkwaszanie zakwaszonych gleb.

W celu odzyskania gleb skażonych, podejmuje się złożone, wieloetapowe działania, aby przywrócić im wartość użytkową – rekultywację glebyrekultywacja glebyrekultywację gleby. Wiele lat potrzeba, żeby na takim terenie ponownie wykształciła się nowa warstwa gleby. Niestety, niektóre zanieczyszczenia chemiczne mogą zalegać w ziemi nawet przez wieki i żadne zabiegi nie są w stanie tego zmienić. Dlatego aby przyspieszyć proces usuwania substancji toksycznych z gleby i ich rekultywację, stosuje się mieszanie gleby skażonej z glebą czystą.

R1Z1wzFF4CvxR

Ilustracja składa się z dwóch zdjęć ułożonych obok siebie. Pierwsze przedstawia rozległe wgłębienie w ziemi powstałe w wyniku działalności gospodarczej. Przy powierzchni ma ono kolor jasnobrązowy, a wraz ze wzrostem głębokości staje się ciemnoszare. Zbocza mają kształt schodków. W lewym górnym rogu grafiki umieszczono czarną literę A w białym kółku. Na drugim zdjęciu na pierwszym planie znajduje się jezioro, z prawej strony jest fragment brzegu, z którego odchodzi drewniany pomost z zielonymi podporami. Stoją na nim ludzie. Za jeziorem znajduje się gęsto porośnięte drzewami wzgórze, a nad nim przysłonięte białymi chmurami niebo. W lewym górnym rogu zamieszczono czarną literę B w białym kółku. — Efekt rekultywacji gruntów zdegradowanych:
A) teren zniszczony działalnością gospodarczą
B) teren po rekultywacji
Źródło: Calistemon, CC BY-SA 3.0 (https://commons.wikimedia.org), Szczecińskie Kopalnie Surowców Mineralnych S.A. (Tomorrow Sp. z o.o.) CC BY-SA 3.0, licencja: CC BY-SA 3.0.

Ciekawostka

Bioremediacja jest metodą biologicznego usuwania ze środowiska naturalnego skażeń różnego typu substancjami chemicznymi, głównie przy udziale drobnoustrojów, metodą katalizowania, destrukcji lub przekształcenia różnego rodzaju zanieczyszczeń w formy mniej szkodliwe.
Proces ten polega na usuwaniu – głównie z gleby i wód gruntowych – związków zanieczyszczających (substancji ropopochodnych, metali ciężkich i innych). W przyszłości bioremediacja i inne procesy wykorzystujące naturalne technologie stanowić będą tzw. ekologicznie czyste technologie.

R1S8LqJ3s01X6

Grafika przedstawiająca mikroorganizmy żyjące wewnątrz kropli oleju. Są to dwa stykające się ze sobą okręgi. Posiadają one jasnozielone obramowania, a ich wnętrza są czarne, wypełnione zielonymi plamkami. Czarny kolor w obrębie pierścienia to olej. Powierzchnie jasne to miejsca, gdzie mikroorganizmy skonsumowały już olej. Tło zdjęcia jest brudnozielone i niewyraźne. — Starannie opracowany proces bioremediacji, mający na celu usunięcie powierzchniowego lub podpowierzchniowego zanieczyszczania węglowodorami, jest procesem tanim i efektywnym. Fotografia przedstawia mikroorganizmy, które żyją wewnątrz kropli oleju. Czarny kolor w obrębie pierścienia to olej, natomiast powierzchnie jasne to miejsca, gdzie mikroorganizmy skonsumowały już olej. Tego rodzaju mikroorganizmy mogą być wykorzystywane do usuwania zanieczyszczeń ropopochodnych.
Źródło: Tomorrow Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

iiMkDw68ju_d5e755

Podsumowanie

Do chemicznych źródeł zanieczyszczeń gleby zaliczane są m.in. węglowodory i ich pochodne, nawozy sztuczne, pestycydy, metale ciężkie.
Skażona gleba nie nadaje się do uprawy, ponieważ szkodliwe substancje, wraz ze spożywanymi roślinami, dostają się do organizmów konsumentów.
Degradacja gleby oznacza obniżenie jakości i żyzności gleby. Przyczyną degradacji gleby jest chemizacja, spowodowana przede wszystkim zanieczyszczeniami rolniczymi, przemysłowymi i komunalnymi oraz przez środki transportu (erozja gleby).
Zapobieganie degradacji gleby polega na przeciwdziałaniu erozji gleby, ograniczeniu wydobycia kopalin oraz przejmowaniu gruntów pod zabudowę, zmniejszaniu degradacji i przywracaniu glebom ich wartości użytkowych. W tym celu przeprowadza się zabiegi wzbogacające glebę w próchnicę, przywracające właściwe pH (wapnowanie), a także ograniczające wpływ źródeł zanieczyszczenia gleby (np. zabezpieczanie składowisk odpadów przed przedostaniem się substancji zanieczyszczających, racjonalne stosowanie nawozów sztucznych i pestycydów, tworzenie pasów zieleni oddzielających uprawy od dróg).

Praca domowa

Polecenie 7.1

Zaprojektuj i wykonaj doświadczenie, które ma na celu zbadanie wpływu skażenia gleby, wywołanego wybranym czynnikiem (nadmiar azotanów ( $V$ ) lub fosforanów( $V$ )) na kiełkowanie i wzrost nasion owsa lub rzeżuchy ogrodowej.

Uwaga! Rośliny wyhodowane w eksperymencie nie nadają się do spożycia.

R11hoDESHAnXs

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Rp3MqoQAL7tYb

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Wpływ azotanów( $V$ ) możesz zbadać korzystając z tzw. saletry spożywczej, czyli ${KNO}_{3}$ , którą znajdziesz w sklepie wśród przypraw. Badając wpływ fosforanów( $V$ ) możesz wykorzystać zawierający je detergent. Ze względu na to, że są one już niemal niedostępne na polskim rynku, możesz wykorzystać do doświadczenia lek Rectanal zawierający fosforany i sprzedawany w postaci roztworu. Lek ten ma działanie przeczyszczające i jest dostępny bez recepty.

Pamiętaj o zasadach BHP i nigdy nie próbuj (nie pij, nie smakuj) odczynników z których korzystasz do przeprowadzenia doświadczeń.

Przykładowa odpowiedź: wpływ azotanów( $V$ ) na rozwój rzeżuchy.

Co będzie potrzebne:

kilka spodków (co najmniej trzy);
wata lub lignina;
nasiona, np. rzeżuchy;
woda;
saletra spożywcza, ${KNO}_{3}$ .

Instrukcja:

$1$ . Wszystkie spodki wyłóż dokładnie watą lub ligniną, po czym na każdy z nich nanieś podobną ilość nasion, np. rzeżuchy. $2$ Przygotuj wodne roztwory ${KNO}_{3}$ w co najmniej dwóch różnych stężeniach (niskim, ok. 3%, i wysokim, ok. 30%). $3$ . Każdą z próbek podlej inaczej – jedną (próbę kontrolną) czystą wodą, a pozostałe (próba badawcza) roztworami saletry spożywczej o różnych stężeniach. $4$ . Spodki odpowiednio podpisz i ustaw w takim miejscu, aby wszystkie nasiona miały takie same warunki oświetlenia i temperatury. $5$ . Podlewaj rośliny zgodnie z ich zapotrzebowaniem odpowiednimi roztworami ${KNO}_{3}$ lub wodą. $6$ . Obserwuj zmiany zachodzące na spodkach przez co najmniej siedem dni i zapisuj je w arkuszu obserwacji. Nie zapominaj podlewać roślin. Uważaj, aby się nie pomylić i nie podlać próby kontrolnej roztworem soli.

Obserwacje: Na spodku podlewanym roztworem ${KNO}_{3}$ o dużym stężeniu roślina nie rozwijała się prawidłowo.

Wnioski: Azotany( $V$ ) są niezbędne w procesie wzrostu rośliny, ale ich nadmiar ma działanie toksyczne.

Polecenie 7.2

Przedstaw w formie notatki kilka argumentów uzasadniających znane stwierdzenie Hipokratesa: Prawidłowy rozwój człowieka, zwierzęcia i rośliny zależy od jakości gleby.

RL6rLWheMlqzF

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R1dCncBsRxXzO

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

iiMkDw68ju_d5e814

Słownik

antropogeniczny

powstały lub zachodzący w wyniku działalności gospodarczej człowieka

bakteriocydy

substancje niszczące lub hamujące rozwój bakterii

degradacja gleby

niszczenie powodujące obniżenie żyzności gleby i jej biologicznej wartości

dewastacja gleby

całkowite zniszczenie gleby na danym terenie

fungicydy

rodzaj pestycydów, mający zastosowanie w zwalczaniu grzybów atakujących rośliny

herbicydy

rodzaj pestycydów, które służą ochronie upraw przed chwastami

insektycydy

rodzaj pestycydów używany do zwalczania szkodników w uprawach rolnych, lasach, w magazynach z żywnością, a nawet w mieszkaniach; insektycydy mogą zabijać owady lub jedynie ograniczać ich rozród, co również wpłynie na ograniczenie ich liczebności

melioracja

zespół zabiegów mających służyć trwałemu poprawieniu zdolności produkcyjnych gleb uprawnych; melioracje rolne obejmują: melioracje wodne (regulacje stosunków wodnych w glebie), agromelioracje (polepszenie stanu gleby poprzez długofalowe działania uprawowe), fitomelioracje (racjonale zalezienia zmieniające lokalny mikroklimat) oraz melioracje przeciwerozyjne (hamujące spływ powierzchniowy wód opadowych, co przeciwdziała wymywaniu żyznych warstw gruntu)

pestycydy

chemiczne środki ochrony roślin uprawnych przed organizmami szkodliwymi lub niepożądanymi, szczególnym ich rodzajem są używane do zwalczania owadów insektycydy

rekultywacja gleby

przywracanie glebie jej stanu użytkowego

iiMkDw68ju_d5e919

Ćwiczenia

Pokaż ćwiczenia:

Ćwiczenie 1

R1HFYyGrGAMvG

Wskaż czynniki wpływające na degradację gleby.

nadmierna eksploatacja
stosowanie płodozmianu
nawadnianie
nieodpowiedni dobór uprawianych roślin
zanieczyszczenie środowiska spowodowane rozwojem przemysłu i transportu
rekultywacja
niewłaściwe stosowanie nawozów oraz środków ochrony roślin
stosowanie nawozów organicznych
uprawy ekologiczne
uzupełnianie składników odżywczych w glebie
wapnowanie gleb kwaśnych

Źródło: Anna Florek, licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 2

Za pomocą kwasomierza Helliga zbadano pH gleby (wynik doświadczenia widoczny jest na załączonym zdjęciu). Wskaż, który z zabiegów wpłynie na przywrócenie glebie korzystnego dla rozwoju roślin pH.

R1ZJNFguZGXk4

Zdjęcie przedstawia badanie odczynu gleby z użyciem zestawu kwasowmierza z płynem Helliga. — Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

RvwRdRPskBBfL

Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R1TO8M5b6bXHP

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R1Y7C0nX0c9Ak1

Ćwiczenie 3

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 4

Przyjrzyj się zdjęciu zamieszczonemu poniżej. Zaznacz, jaki rodzaj zanieczyszczenia gleby będzie skutkować takimi zmianami w wyglądzie roślin.

R1LlvEVsSW0Ly

Zdjęcie przedstawia częściowo wybrawiony liść. Wnętrze liście ma kolor ciemnozielony. Obrzeża liścia są żółte. — Źródło: epodreczniki.pl, licencja: CC BY 3.0.

Rrr70wCUewKVv

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R1Ruin4Qd2wxQ

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 5

R1Kg1tFpVVDzR

Wskaż związane z działalnością człowieka przyczyny powodujące następujące niekorzystne zmiany zachodzące w glebie:

zasolenie gleby, skażenie gleby substancjami toksycznymi, zakwaszenie gleby kwaśnymi opadami, przesycenie gleby nadmierną ilością związków chemicznych

niewłaściwe stosowanych nawozów sztucznych i środków ochrony roślin (pestycydów) w uprawach roslin
rozwój motoryzacji
odprowadzanie nieoczyszczonych ścieków komunalnych i przemysłowych
stosowanie w sezonie zimowym soli kamiennej do topnienia śniegu i lodu na drogach

Źródło: Anna Florek, licencja: CC BY 3.0.

R1KyZn9HWas0G2

Ćwiczenie 6

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

RNyFkzNahs0Rg3

Ćwiczenie 7

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R9c19kHvT3llK3

Ćwiczenie 8

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Bibliografia

Encyklopedia PWN

Mocek A., Gleboznawstwo, Warszawa 2015.

Mackenzie A., Ball A. S., Virdee S. R., Ekologia. Krótkie wykłady, Warszawa 2015.

Monitoring jakości gleby i ziemi, Główny Inspektorat Ochrony Środowiska, online: https://www.gios.gov.pl/pl/stan-srodowiska/monitoring-jakosci-gleby-i-ziemi, dostęp: 09.10.2021.

Ochrona środowiska 2020, Główny Urząd Statystyczny, online: https://stat.gov.pl/obszary-tematyczne/srodowisko-energia/srodowisko/ochrona-srodowiska-2020,1,21.html, dostęp: 09.10.2021.

bg‑gray3

Notatnik

RbhIh4d1xEibm

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Zanieczyszczenia gleby i sposoby zapobiegania jej degradacji

1. Zanieczyszczenia gleb

Pestycydy

Ropopochodne zanieczyszczenia gleby

Sole nieorganiczne

Metale ciężkie

2. Skutki zanieczyszczenia gleb i sposoby przeciwdziałania niszczeniu gleb

Skutki zanieczyszczenia gleb

Sposoby przeciwdziałania niszczeniu gleb

Podsumowanie

Słownik

Ćwiczenia

Bibliografia

Notatnik