logo PIG
Państwowy Instytut Geologiczny
Państwowy Instytut Badawczy
logo bip
Zmień kontrast Zmień kontrast Powiększ czcionkę Powiększ czcionkę
Menu

Szczegółowa mapa geochemiczna Górnego Śląska w skali 1:25 000

Arkusz Libiaz M-34-63-D-a

WYNIKI BADAŃ

GLEBY
Badane gleby charakteryzują się dość dużym zróżnicowaniem pod względem typologicznym, gatunkowym i wilgotnościowym, co wiąże się z różnorodnością skał, z których się wytworzyły. W podłożu północnej i południowej części arkusza powszechnie występują węglanowe skały triasowe, z których wytworzyły się rędziny. W zależności od granulometrii, rędziny te dzielą się na lekkie i średnie. Drugą grupę tworzą gleby brunatne wietrzeniowe o lekkim składzie mechanicznym (piaszczyste, ubogie w cząstki koloidowe). Z fluwioglacjalnych piasków powstały gleby brunatne i pseudobielicowe (Program…, 2005). Wśród gleb użytków zielonych, powszechnych w północno-zachodniej części arkusza, duży udział mają gleby torfowe, występujące w miejscach niżej położonych, o płytkim poziomie wody gruntowej.
Skład granulometryczny. Prawie wszystkie właściwości chemiczne i fizyczne gleb wiążą się bezpośrednio lub pośrednio z ich składem mechanicznym. Określenie uziarnienia gleb pozwala wnioskować o ich genezie i podatności na zanieczyszczanie. Jest jednym z głównych parametrów warunkujących mobilność pierwiastków w profilu glebowym. Skład ziarnowy jest też podstawowym wskaźnikiem określającym wartość użytkową gleby (Kocowicz, 2000). Każda z frakcji mechanicznych, czyli grup cząstek o określonych wymiarach i często zbliżonych właściwościach fizyczno-chemicznych, wpływa na porowatość, zwięzłość, plastyczność, rodzaje sorpcji oraz odporność gleb na czynniki degradujące (Prusinkiewicz i in., 1994). Skład ziarnowy gleb jest też ważnym z czynnikiem warunkującym zawartość w nich pierwiastków chemicznych.
Gleby z dużym udziałem frakcji ilastej, zwanej również frakcją spławialną (<0,02 mm) i pylastej (0,1–0,02 mm), charakteryzują się zwykle większymi zawartościami pierwiastków i ich mniejszą mobilnością w warunkach hipergenicznych. W normach i zaleceniach określających dopuszczalne stężenia metali w glebach zwykle uwzględnia się tę ich właściwość, dopuszczając większe zawartości graniczne dla gleb z dużym udziałem frakcji ilastej i mniejsze zawartości dla gleb z dużym udziałem frakcji piaszczystych (Kabata-Pendias i in., 1995). Na arkuszu Libiąż najliczniejszą grupę (76%) stanowią gleby piaszczyste, utworzone na plejstoceńskich piaskach i żwirach akumulacji fluwioglacjalnej oraz na piaskach eolicznych. Znaczna ich część zawiera ponad 75% frakcji 1,0–0,1 mm, a na wschodzie arkusza zaznacza się wąski pas gleb o zawartości frakcji piaszczystej ponad 90%. Gleby te charakteryzują się niewielką zawartością frakcji pylastej (<5%) i ilastej (<5%). Gleby rozwinięte na wychodniach skał węglanowych triasu są nieco wzbogacone we frakcję pylastą (0,1–0,02 mm) i ilastą (<0,02 mm). Zawartość frakcji pylastej waha się w nich najczęściej w przedziale 10–15%. Znaczna zawartość frakcji ilastej (5–10%) została zanotowana w glebach utworzonych na niektórych skałach węglanowych triasu, morskich iłach miocenu i namułach holoceńskich w południowej części arkusza. Odczyn. Zróżnicowanie odczynu powierzchniowej warstwy gleb związane jest w znacznym stopniu ze sposobem ich użytkowania, które z kolei uwarunkowane jest charakterem litologicznym podłoża geologicznego. Gleby leśne, pokrywające około 57% badanego obszaru (utworzone na piaszczysto-żwirowych utworach wodnolodowcowych), wykazują odczyn bardzo kwaśny i kwaśny (średnio 5,3). Szczególnie duży zwarty obszar gleb bardzo kwaśnych (pH<5) występuje na obszarze zlewni Kanału Matylda. Gleby miejskie Libiąża mają odczyn obojętny, a niekiedy alkaliczny (tab. 2 i 3). Niewielkie płaty gleb obojętnych obserwuje się przy północnej granicy arkusza. W warstwie z głębokości 0,8–1,0 m w środkowej części arkusza przeważają gleby o odczynie kwaśnym, a na północy i południu – gleby obojętne i zasadowe, co wiąże się z ich rozwojem, odpowiednio z piasków fluwioglacjalnych czwartorzędu i skał węglanowych triasu. W obszarze miejsko-przemysłowym Libiąża alkalizację gleb można wiązać zarówno z występowaniem węglanowych utworów triasu w podłożu, jak i z rozpraszaniem pyłów przemysłowych bogatych w związki wapnia i magnezu. Większe znaczenie ma skład chemiczny skał macierzystych, o czym świadczy bardziej rozległy obszar gleb zasadowych na głębokości 0,8–1,0 m. Geochemia. Analiza rozmieszczenia poszczególnych pierwiastków pozwala na prześledzenie zróżnicowań tła geochemicznego i wydzielenie  anomalii. Przestrzenne rozmieszczenie pierwiastków w glebach wskazuje na ich silny związek ze składem chemicznym skał macierzystych w podłożu. Gleby utworzone na plejstoceńskich piaskach wodnolodowcowych, piaskach eolicznych oraz na piaszczystych utworach aluwialnych, charakteryzujące się udziałem frakcji piaszczystej często przekraczającym 75%, zawierają najmniejsze ilości glinu, baru, wapnia, kobaltu, chromu, żelaza, magnezu, manganu, niklu, fosforu, strontu, tytanu i wanadu. Dotyczy to gleb z obu badanych zakresów głębokości 0,0–0,3 m i 0,8–1,0 m. Niewielkie zawartości pierwiastków w tych glebach wiążą się z ubogim składem chemicznym skał podłoża oraz kwaśnym odczynem sprzyjającym ługowaniu pierwiastków. Gleby, dla których skałami macierzystymi są węglanowe utwory triasu oraz morskie iły neogenu, wyróżniają się koncentracją wapnia, którego zawartość osiąga maksymalnie 13,80% w powierzchniowej warstwie  i 10,13% w warstwie z głębokości 0,8–1,0 m. Gleby te są też zasobne w magnez i mangan oraz  wzbogacone w większość badanych pierwiastków. Obraz ten jest szczególnie wyrazisty w warstwie głębszej. Odkrywkowa eksploatacja złóż galmanów prowadzona na wychodniach dolomitów kruszconośnych w rejonie Kąty-Cezarówka, w północno-wschodniej części arkusza i w okolicy Libiąża oraz zrzuty wód dołowych z kopalni rud Zn–Pb Matylda w Kątach koło Chrzanowa do Kanału Matylda (wykonanego wzdłuż dawnego strumienia Świdra) są  źródłem antropogeniczno-geologicznych anomalii kadmu, cynku i ołowiu. W powierzchniowej warstwie gleb zanotowano stężenia kadmu >32 mg/kg, ołowiu >250 mg/kg  i cynku >1000 mg/kg  w obszarze między Kątami i Cezarówką Dolną, w rejonie dzielnicy Moczydło w Libiążu oraz w dolinie Kanału Matylda. Wraz z głębokością anomalie tych pierwiastków są bardziej intensywne, ale zmniejsza się ich zasięg.
W zachodniej części doliny Kanału Matylda w glebach z głębokości 0,8–1,0 m anomalie kadmu, ołowiu i cynku zanikają, natomiast w części wschodniej ich intensywność ulega zwiększeniu. W obszarze anomalii tych pierwiastków gleby są też zanieczyszczone srebrem (>1 mg/kg) i rtęcią (>0,1 mg/kg), których źródłem są przypuszczalnie odpady po górnictwie rud Zn–Pb z rejonu historycznej kopalni Matylda (położonej poza wschodnią granicą arkusza), transportowane na zachód wraz z osadami i wodami Kanału Matylda.
W glebach powierzchniowych, w niektórych obszarach arkusza występują znaczne zawartości arsenu (20–40 mg/kg), a w rejonie historycznej eksploatacji kruszców Zn–Pb zanotowano jego intensywną anomalię z maksimum 2130 mg/kg, która kontynuuje się również na głębokości 0,8–1,0 m. 
Najwyraźniejsza antropogeniczna anomalia miedzi zaznacza się w okolicy szybów i osadników ZGE Janina (w południowej części Libiąża i przy zachodniej granicy miasta). W obszarze anomalii zawartość miedzi mieści się w granicach 40–80 mg/kg. W tych samych rejonach gleby są wzbogacone w rtęć, której podwyższoną zawartość zanotowano również w glebach aluwialnych doliny Chechła.
Zawartość pierwiastków decydujących o żyzności gleby – węgla organicznego i fosforu jest dość zróżnicowana. W powierzchniowej warstwie gleb przeciętna zawartość węgla organicznego wynosi 1,9%, a fosforu 0,022% (tab. 3). W glebach leśnych w środkowej części arkusza zawartość węgla organicznego waha się od 3 do 12%, a niekiedy  przekracza tę wartość. Maksymalna zawartość węgla organicznego (47,1%) zanotowana w pobliżu szybów kopalni Janina (na zachód od Kosówek), wiąże się z obecnością okruchów węgla kamiennego w glebie.
Z uwagi na łatwość kumulacji  i szkodliwe oddziaływanie nadmiaru kadmu, ołowiu i cynku dla roślin i mikroorganizmów bytujących w glebach oszacowano wielkość powierzchni arkusza zanieczyszczonych tymi metalami w różnym stopniu (tab. 6). Na przeważającym obszarze arkusza gleby warstwy powierzchniowej zawierają poniżej 4 mg/kg kadmu, poniżej 100 mg/kg ołowiu i poniżej 500 mg/kg cynku, a na głębokości 0,8–1,0 przeważają gleby o zawartości <1 mg/kg kadmu, poniżej 25 mg/kg ołowiu i poniżej 100 mg/kg cynku.  Dla gleb z głębokości 0,0–0,3 m przeprowadzono ocenę stopnia zanieczyszczenia metalami, klasyfikując je do grup użytkowania A, B i C na podstawie zawartości dopuszczalnych (Rozporządzenie…, 2002). Przy klasyfikacji sumarycznej stosowano zasadę zaliczania gleb do danej grupy, gdy zawartość co najmniej jednego pierwiastka przekraczała wartość dopuszczalną. Ze względu na zawartość metali 32,82% spośród badanych próbek spełnia warunki klasyfikacji do grupy A. Do grupy B zaliczono 34,36% analizowanych próbek, a do grupy C – 32,82%. Gleby zaliczone do grupy C (które powinny być wykorzystywane tylko w obszarach przemysłowych) występują głównie w północnej części arkusza na wychodniach dolomitów kruszconośnych oraz na terenach zurbanizowanych Libiąża i Chełmka. Klasyfikacja (tabl. 63) wskazuje, jak powinien być użytkowany dany teren zgodnie z wytycznymi Rozporządzenia...(2002). W wielu przypadkach aktualne użytkowanie jest niewłaściwe i wymaga monitorowania, a niekiedy rekultywacji. Stężenia metali w glebach niektórych lasów, pól, łąk i ogrodów są tak duże, że tereny te powinny być użytkowane tylko jako obszary przemysłowe. Warunki wielofunkcyjnego użytkowania spełniają gleby zaliczone do grup A i B. Największy udział w zanieczyszczeniu gleb mają cynk, kadm i ołów (tab. 7). OSADY WODNE Osady wodne pochodzą: z Kanału Matylda i strumienia Byczynka oraz ich zlewni, z rzeki Chechło (w jej dolnym biegu), z niewielkiego odcinka Przemszy, z małych strumieni bez nazwy i rowów, z kilku stawów rybnych oraz wschodniej części zbiornika Dziećkowice. Nieliczne próbki reprezentują osady małych zbiorników wód stojących (sadzawek).  Główną cechą geochemii analizowanych osadów wodnych jest dominacja czynników antropogenicznych nad naturalnymi w koncentracji w nich metali. Kanał Matylda i jego zlewnia. W zlewni Kanału Matylda (dawniej strumienia Śmidra) położona jest środkowa część obszaru arkusza. Aluwia kanału są silnie zanieczyszczone przez kadm, ołów i cynk, a w mniejszym stopniu przez srebro, miedź i rtęć (tab. 4). Koncentracja kadmu, ołowiu  i cynku jest największa w osadach z górnej części kanału. Przeciętne i maksymalne zawartości wynoszą odpowiednio: 60 mg/kg i 430 mg/kg dla kadmu, 1400 mg/kg i 16 100 mg/kg dla ołowiu oraz 6400 mg/kg i 49 500 mg/kg dla cynku. Duże zanieczyszczenie tymi pierwiastkami osadów kanału potwierdzają badania Aleksander-Kwaterczak i in., (2010). Na odcinku między Kątami a Stawem Dolnym według tych autorów średnie koncentracje wynoszą: 130,7 mg/kg kadmu, 5728 mg/kg ołowiu i 18 627 mg/kg cynku. W osadach górnej części kanału bardzo wyraźne jest wzbogacenie w srebro (2–6 mg/kg), arsen (20–40 mg/kg) i miedź (20–70 mg/kg), a na całej długości cieku w rtęć (0,20–0,40 mg/kg). Zanieczyszczenie osadów wiąże się z drenażem starych hałd kopalni Matylda, położonych w górnym biegu cieku (poza wschodnią granicą arkusza, w Kątach koło Chrzanowa). Po zakończeniu działalności kopalni rud Zn–Pb Matylda (w 1972 r.) pozostały tu dwa składowiska: hałda „rudy”, w większości pochodząca z lat dwudziestych XX w., oraz dawny staw osadowy odpadów płuczkowych po wzbogacaniu grawitacyjnym rudy. W obu przypadkach odpady traktowano jako potencjalne surowce cynkowe, lecz próby wykonane w hucie cynku w Miasteczku Śląskim wykazały, że nie mają one takiej wartości (Szuwarzyński, 2008b). Tereny po dawnych hałdach zostały częściowo zagospodarowane, lecz są ciągle źródłem metali przenikających do środowiska. Glin, bar, wapń, kobalt, chrom, żelazo, mangan, nikiel, fosfor, tytan i wanad są pierwiastkami pochodzenia geogenicznego. Zawartości glinu, arsenu, wapnia, żelaza, magnezu, manganu, niklu, strontu i wanadu  są nieco większe w osadach górnej części Kanału Matylda niż w jego dolnym biegu. Najmniejsze ilości analizowanych pierwiastków występują w osadach Stawu Dużego. Są one zanieczyszczone tylko przez ołów i cynk. Chechło i jego zlewnia. Na obszarze arkusza aluwia Chechła są zanieczyszczone przez kadm, ołów i cynk. Zawierają też wyraźne koncentracje srebra, rtęci i siarki. W osadach Chechła przeciętne zawartości kadmu, ołowiu i cynku (wyrażone wartością ich median) wynoszą odpowiednio 63 mg/kg, 1030 mg/kg i 9200 mg/kg (tab. 4). Rtęć zanotowano w granicach <0,05–1,57 mg/kg, srebro 2–3 mg/kg, a zawartość siarki od 0,016 do 0,830%. Zanieczyszczenie osadów Chechła spowodowane jest głównie działalnością Zakładów Górniczych (ZG) Trzebionka (Ciszewski, 1994, 1996; Bellok, 1996; Bellok i in., 1997), których obiekty położone są na obszarze arkuszy Chrzanów i Myślachowice. Odcieki z osadnika odpadów poflotacyjnych i wody kopalniane z tych zakładów są zrzucane do Chechła przez strumień Luszówka, dostarczając wody i zawiesiny zanieczyszczone metalami. Dodatkowym źródłem zanieczyszczenia osadów są ładunki metali wnoszone do Chechła przez potok Pstrużnik z rejonu Zakładów Metalurgicznych (dawnej huty cynku) oraz rafinerii w Trzebini. Zawartości glinu, baru, wapnia, kobaltu, chromu, żelaza, manganu, niklu, fosforu, tytanu i wanadu w aluwiach Chechła pozostają w granicach tła geochemicznego regionu i wahają się nieznacznie w analizowanym odcinku rzeki. Znacznie zanieczyszczone metalami ciężkimi są osady kanału Młynówka (położonego w starorzeczu Chechła). Koncentracja srebra wynosi w nich 23 mg/kg, arsenu 262 mg/kg, chromu 78 mg/kg, miedzi 980 mg/kg, rtęci 14,23 mg/kg, ołowiu 4670 mg/kg i cynku 16 300 mg/kg. Metale zostały prawdopodobnie zdeponowane w osadach zgromadzonych w obniżeniach doliny, podczas okresowych wylewów Chechła. Byczynka i jej zlewnia. Większość analizowanych osadów zawiera oznaczane pierwiastki pochodzenia geogenicznego (glin, bar, wapń, kobalt, chrom, żelazo, mangan, nikiel, fosfor, tytan i wanad) w niewielkich ilościach, co wiąże się z charakterem skał podłoża, na które składają się czwartorzędowe piaski fluwioglacjalne i mady (mułki, iły i piaski) dolin strumieniowych. Wzbogacenie aluwiów w kadm (do 110 mg/kg), kobalt (do 116 mg/kg), żelazo (do 9%), mangan (do 16 500 mg/kg), ołów (do 300 mg/kg) i cynk (do 7900 mg/kg) zanotowano w osadach okresowo wysychających prawobrzeżnych dopływów Byczynki (na północ od stawów Belnik). Źródłem metali są przypuszczalnie wychodnie dolomitów kruszconośnych triasu odsłaniające się w okolicy Podkamieńca. Inne cieki i zbiorniki. Osady strumieni Rzepka i Kopalnianka, odwadniających południową część Libiąża, zawierają niewielkie ilości analizowanych pierwiastków. W osadach Kopalnianki zaznacza się tylko podwyższenie zawartości baru i strontu, wiążące się ze zrzutami wód dołowych kopalni Janina. W rejonie Córeczki, w cieku bez nazwy odwadniającym rejon dawnych osadników tej kopalni, osady są wzbogacone w kobalt, żelazo, mangan, nikiel, siarkę i stront, których źródła można upatrywać w wietrzejących płonnych skałach karbonu zgromadzonych na hałdach. Na niewielkim odcinku Przemszy, płynącej w sztucznym korycie, osady są znacznie zanieczyszczone. Srebro zanotowano w nich w ilości do 6 mg/kg, arsen do 70 mg/kg, chrom do 90 mg/kg, miedź do 220 mg/kg, żelazo do 4,80%, rtęć do 1,50 mg/kg, fosfor do 0,65%, ołów do 2800 mg/kg, siarkę do 1,70% i cynk do 7200 mg/kg . W zbiorniku Dziećkowice osady są ubogie we wszystkie analizowane pierwiastki. WODY POWIERZCHNIOWE Kanał Matylda i jego zlewnia. Odczyn wód w zlewni jest obojętny i słabo zasadowy (pH 7,0–7,5). Mineralizacja wód kanału, wyrażona wartością przewodności elektrycznej, zmienia się od 0,22 do 1,21 mS/cm (mediana 0,63 mS/cm). Na terenie zlewni znaczną wartością EC (0,70–1,20 mS/cm), świadczącą o mineralizacji, wyróżniają się wody cieku bez nazwy, do którego zrzucane są ścieki z oczyszczalni w Libiążu. Z tym źródłem wiąże się wzbogacenie wód w chlor, kobalt, potas, sód, fosfor, rubid i siarczany. Wody prawobrzeżnego dopływu Kanału Matylda są zanieczyszczone przez srebro (0,50-0,60 µg/dm³) i ołów (1112 µg/dm³). Na terenie zlewni tego cieku występują anomalie ołowiu i srebra w glebach. Pierwiastki te mogą być w znacznym stopniu ługowane z gleb, (które charakteryzują się kwaśnym odczynem) przez infiltrujące wody opadowe i transportowane do cieków. Zespół pierwiastków, o podwyższonej zawartości, zanotowany w wodach górnej części kanału (arsen, wapń, kadm, lit, magnez, ołów, siarczany, antymon, uran i cynk), związany jest ze źródłami w postaci drenażu starych hałd po eksploatacji rud Zn-Pb w okolicach Kroczymiecha oraz zrzutami ścieków z Ocynkowni Śląsk. Znacznymi stężeniami glinu (do 1400 µg/dm³), arsenu (4-7 µg/dm³), kadmu (6,6 µg/dm³), kobaltu (8,8 µg/dm³), żelaza (1,5-2,0 mg/dm³), manganu (400-600 µg/dm³) i  krzemionki (10-20 µg/dm³) wyróżniają się wody rowów, drenujących okolice śródleśnego Stawu Dużego, pokryte glebami mułowo-torfowymi. Pierwiastki te są łatwo sorbowane w  glebach, obfitujących zarówno w materię organiczną, minerały ilaste, jak i wodorotlenki żelaza, a w sprzyjających warunkach fizykochemicznych mogą być z nich uwalniane i przenikają do wód i osadów. Chechło i jego zlewnia. W wodach rzeki zanotowano wyrównane wartości pH (7,3–7,6) i przewodność elektryczną w granicach 0,95–1,03 mS/cm (tab. 5), świadczącą o ich znacznej mineralizacji, związanej z wieloletnim transportem osadów i wód, zanieczyszczonych ściekami z osadnika odpadów poflotacyjnych i wód dołowych z ZG Trzebionka. Wody Chechła obfitują w arsen (2–3 µg/dm³), tal (0,21–0,33 µg/dm³), uran (0,76–0,94µg/dm³) i cynk (250–580 µg/dm³). Są one wzbogacone również w bor, chlor, lit, magnez, sód, rubid, stront i siarczany. Byczynka i jej zlewnia. Wody potoku i jego dopływów charakteryzuje odczyn w granicach 7,0–8,5. Największe wartości pH (>8) stwierdzono w wodach stawu rybnego w pobliżu drogi A4 oraz w wodach Stawu Belnik. Przewodność elektryczna wód zlewni waha się w granicach 0,28–2,46 mS/cm (tab. 5). Największyy stopień mineralizacji, wyrażony wartością EC >1 mS/cm, wskazującą na ich znaczne zanieczyszczenie (Witczak, Adamczyk, 1994), zanotowano w wodach górnej części Byczynki oraz niewielkich cieków zasilających Stawy Belnik. Wody te zawierają znaczne ilości baru (130–140 µg/dm³), wapnia (100–110 mg/dm³), chloru (200–300 mg/dm³), potasu (20–26 mg/dm³), sodu (100–180 mg/dm³), fosforu (1–2 mg/dm³), rubidu (26–28 µg/dm³), strontu (200–290 µg/dm³) i uranu (0,9–2,0 µg/dm³). Źródłem wzbogaceń mogą być zrzuty ścieków komunalnych z Byczyny.
Inne cieki i zbiorniki. Strumień Kopalnianka jest odbiornikiem silnie zmineralizowanych wód dołowych ZG Janina. Przewodność elektryczna jego wód wynosi 4,3–4,4 mS/cm, a pH utrzymuje się w granicach 7,8–7,9. Wody Kopalnianki zawierają duże ilości boru (>2500 µg/dm³), chloru (>1500 mg/dm³), potasu (>36 mg/dm³), litu (>140 µg/dm³), molibdenu (>19 µg/dm³), sodu (>970 mg/dm³), rubidu (>40 µg/dm³) i antymonu (8–12 µg/dm³). Są też wzbogacone w magnez, siarczany, uran i stront. Podwyższone zawartości tego zespołu pierwiastków występują również w wodach Rzepki (odwadniającej południowo-zachodnią część Libiąża) oraz Przemszy i cieku odwadniającego rejon dawnych osadników ZG Janina w rejonie Córeczki.