GDK: 114.53:425.1 :(497.12 Šoštanj) Proučevanje onesnaženosti gozdnih tal v imisijskem območju šoštanjske termoelektrarne s parno- primerjalnimi raziskovalnimi objekti Forest So il Pollution Study in the Emission Area of the Šoštanj Thermal Power Station by means of Pair- Comparison Research Objects Mihej URBANČIČ • Izvleček Urbančič, M.: Proučevanje onesnaženosti gozd- nih tal v imisijskem območju šoštanjske termoelek- trarne s parna-primerjalni mi raziskovalnimi objekti. Gozdarski vestnik št. 211996. V slovenščini s po- vzetkoro v angleščini, cit. lit. 18. V prispevku so prikazane pedološke metode, pomembnejši rezultati in ugotovitve raziskave o značilnostih in stopnjah onesnaženosti gozdnih tal na treh parih stalnih raziskovalnih objektov, qsnovanih leta 1990 v imisijskem območju TE Soštanj. Ob parnih primerjavah so imela tla iz objektov z večjo onesnaženostjo gozda v organ- skih horizontih večje koncentracije skupnega žvep~ la od tal v manj onesnaženem gozdu. Na štirih objektih so bila tla v zgornjih plasteh mestoma onesnažena s svincem prek dopustne mejne vred- nosti 1 OO mg Pb na kg tal. Ključne besede: monitoring gozdnih tal, analiza tal, težke kovine, onesnaženost tal 1 UVOD INTRODUCTION Termoelektrarna Šoštanj spada med največje onesnaževalce okolja v Sloveniji. Tako je npr. leta 1990 oddala v zrak 92964 ton žveplovega dvokisa, 12389 t dušikovih oksidov in 5731 t prašnih delcev (po viru RAJH-ALATIČ Z. in sod., 1991). Odpadni plini iz njenih dimnikov škodljivo vplivajo tudi na gozdove v njenem imisijskem območju in mestoma povzročajo njihovo propadanje. Škodljivi vplivi žveplovega dioksida in drugih onesnaževalcev zraka * M. U., dipl. inž. gozd., Gozdarski inštitut Slo- venije, Večna pot 2, 1000 Ljubljana, SLO 74 GozdV 54, 1996 Synopsis Urbančič, M.: Fore~t Soil Pollution Study in the Emission Area of the Soštanj Thermal Power Sta- tion by means of Pair - Comparison Research Objects. Gozdarski vestnik No. 211996. ln Slovene with a summary in English, lit. quot. 18. The article presents pedolog ic methods, impor- tant results and findings of the research on the characteristics and stages of forest so il pollution in three pairs of permanent research objects, §!S- tablished in 1990 in the emission area of the So- štanj Thermal Power Station. Couple compari- sons evidenced higher concentrations of total sui~ ph ur in the soil from the objects with higher pollu- tion of forest in organic horizons than in that of less polluted forest. ln four objects, the soil in up per strata was in some parts polluted with sul- phur over the permitted value of 1 OO mg Pb per kg ofsoil. Key words: forest soil monitoring, soil analy- sis, heavy metals, soil pollution na rastlinstvo v vplivnem območju TE Šoštanj so že razmeroma dobro poznani (BATIČ F. in sod., 1994; DRUŠKOVIČ B., 1990; FERLIN F., 1990; KALAN J. in sod., 1989; KOLAR 1., 1989; KRAIGHER H., 1990; RIBARIČ-LASNIK G., 1991; SMOLE l. in sod., 1995; idr.). Čedalje več je tudi študij, ki obravnavajo vplive odložin iz zraka, onesnaže~e_ga zaradi TEŠ, na gozd- na tla (SIMONCIC P., 1992; SVETINA- GROS M., 1994, idr.) in raziskav onesna- ženosti zraka, padavin, voda ter radioloških meritev ipd .. Na gozdarskem inštitutu smo prvo pilot- sko raziskavo vplivov škodljivih snovi iz zraka na gozdna tla in rastlinstvo na osnovi primerjanja lastnosti objektov s podobnimi rastiščnimi razmerami, a z različno ones- [ < ~ -~ w w m al 'd'iiiiiLi!i~; '!i'i~! 1~~~:r:~rt:r.~i!4:;i~ !!;~i=,; ·wii";i!i ili~~ ·r~'l!llil~m;~·w,~i.~~ii,Ji:J n,:mi!;m;;,;!:it: .!,.!irii'!~i!l!;:!: :~:~::~~::~:;;: ::: ~!iii·ii:!ii:i:!:;:::!i!!!ii:!!iii:!!!;:!r:i!!:i!i!:::!,!ii!!:!:::i::;:::::"'"'''i'i' ;::::::::::::::::::: ::: i!ii:!i!!ii!:!!:i:!!!i,i!!:!i:!:::!:!i!::i!!:i::!i·!i!:i:!i:i:~iii!:::::::::::::::' Nahajaiisca parna-primerjalnih raziskovalnih objektov The locations of pairwcomparison research objects (Povzeto po KALAN in sodel. 1989) (Taken after KALAN etal., 1989) D Lokacija_ raziskovalnega objekta The location of a research object Nazivi raziskovalnih objektov The nam es of research objects š -Široko P -Pirešica T - Topolšica Z -Prednji vrh pri Zavodnjah V- Veliki vrh O- Osankarica ~~ ~"' ~ m~ :-:o-<: ;r~ {[) :;::· s·-t ~~( ~o n "" mo; Q:J ~-- ""' m~ en.~ Q~ 11),-· ;;;" ~-~ ;i 274,8 5,4 1,3 5,7 200 205,7 2,8 1,7 8,4 185 191,4 3,3 4,8 13,6 165 178,6 7,6 2,2 13,0 155 168,0 7,7 2,2 16,4 145 161,4 10,2 2,2 22,0 0,4 9,5 285 294,5 3,2 0,9 4,6 240 244,6. 1,9 0,4 1,7 195 196,7 0,9 13 22 145 1472 1,5 (Široko,Topolščica, Veliki vrh, Prednji vrh pri Zavodnjah) pa so bila tla v zgornjih plasteh mestoma onesnažena s svincem prek mejne vrednosti še dopustne one- snaženosti (1 OO mg Pb na kg tal), ki jo navaja slovenski Uradni list iz leta 1990. Količine drugih težkih kovin (celokup- nega kobalta, kroma, bakra, niklja, cinka), določene v talnih vzorcih, so se gibale v okvirih normalnih vsebnosti ali vsaj pod mejami, ki veljajo po avstrijskih predpisih (ONORM) za verjetno onesnaženost. GozdV 54, 1996 83 Proučevanje osnesnaženosti gozdnih tal v imisijskem območju šoštanjske termoelektrarne s parno-primerjalnimi. .. Povzetek Gozdarski inštitut izvaja tudi posebne in inter- disciplinarne raziskave propadanja gozdov in vpli- vov onesnaženega zraka na slovenske gozdove, V sklopu teh raziskav celotnega gozdnega prosto- ra so uvrščena tudi proučeyanja vplivov imisij termoelektrarne Soštanj (TES) na gozdove. V ta namen so bili leta 1990 v imisijskem območju TES (v gozdovih, ki poraščajo rastišča na rečnih usedlinah, na andezitnem tufu in na tonalitu) osno- va ni trije pari stalnih raziskovalnih objektov za nadzor stanja gozdov, za spremljanje dogajanj v njih in š~ posebej za ugotavljanje imisijskih vpli- vov TE Soštanj na gozdna tla in rastlinstvo. Objek- ta v paru se razlikujeta v imisijski obremenjenosti gozda, v drugih ekoloških dejavnikih sta si podob- na. Na vsakem raziskovalnem objektu so bili odvzeti iz genetskih (pod)horizontov reprezentativnega profila kvalitativni tal ni vzorci, iz vnaprej določenih plasti treh ploskev velikosti 25 cm x 25 cm (do globine 20 cm) pa kvantitatinvni vzorci tal. Kva- litativni'::'1 vzorcem so bile z laboratorijskimi an ali- Reprezentančni profil distričn ih rjavih tal s Pred- njega vrha A representative profile of the district brown sai/ from Prednji vrh Odvzem kvantitativnih vzorcev organskih podhorizontov s pomočjo lesenega okvirja The taking of quantitative samples of organic subhorizons by means of a wooden frame 84 Gozd V 54, 1996 Proučevanje osnesnaženosli gozdnih tal v imisijskem območju šoštanjske termoelektrarne s parno-primerjalnimi ... Preglednica 4: Tekstu ra tal reprezentančnih profilov Table 4: Texture of the tine earth for the representative profiles Kraj Horizont Pesek Grob melj Droben melj Glina Teksturni razred LocaUon Horizon Sand Coarse silt Finesilt Clay Texture class " " " " Topolšlca Ah2 34,0 33,8 18,0 14,2 meljasta ilovica Silty/oam (B)v 25,8 41,2 22,0 10,2 meljasta ilovica Silty/oam (B)vfg 45,8 12,0 12,0 30,2 glinasb:J ilovica Cfayfoam g1 25,0 15,8 35,5 23,7 meljasta ilovica Slfy/oom g2 26,1 12,7 33,5 27,7 meljasta ilovica 'Siftyloam g3 16,3 23,8 29,7 30,2 meljastoglinasta Ilovica Silty r;/ayfoam ti iroko Ah2 26,3 23,5 27,9 22,3 me!jasta ilovica Silty/oam (B)v1 21,1 20,3 34,6 24,0 meljasb:J ilovica Silty/oam (8)<2 .26,8 14,9 33,9 24,4 ilovica Lo um g1 17,9 13,2 33,8 35,1 meljastoglinasta ilovica Silty r;Jay /oam g2 23,1 9,3 27,5 40,1 glinasta ilovica C/ayloam g3 26,0 10,5 19,5 44,0 gUna C/ay g4 27,3 12,4 17,3 43,0 glina C/ay Veliki vrh Ah 72,3 17~ 5;;? 4,7 peUena Ilovica Sandy/cam E 48,4 ·11,2 24,4 16,0 Ilovica Loam (B)v/E 48,2 11,7 28,0 14,1 ilovica Loam (B)v/Bt 35,6 19,9 23,2 20,3 Ilovica Loam (B)v1 40,7 17,4 21,4 20,5 ilovica Lo am (8)<2 40,6 14,2 22,4 22,0 ilovica Lo am {B)v3 45,1 15,1 19,8 20,0 ilovica Loam Pirešica E 11,0 18,8 42,3 27,9 meljastoglinasta ilovica Silty clayloam (B)v/81 12,3 18,4 36,4 30,9 meljastoglinasla ilovica Siltydayloam g1 14,7 17,4 35,6 32,3 meljastog!inasta ilovica Silty clay foam g2 7,3 9,7 28,9 54,1 glina C/ay g3 10,3 0,5 32,1 57,1 glina Clay g4 2,7 6,9 31,5 58,9 ol ina Clay Prednji v. pri (B)v/C1 68,7 11,3 11,4 8,6 peščeno ilovica Zavodnjah Sandyloam (B)v/C2 68,5 10,9 14,5 8,1 pe!'ičena Ilovica Sandyloam C/(B)v1 68,6 12,8 12,6 7,8 peičena ilovica Sandyloam C/(B)V2 84,5 6,3 8,0 1,2 Ilovnat pesek Loamysand C(B}v3 68,4 14,2 12,6 4,8 peičena ilovica Sandyloam Osankarlca (B)v1 62,5 9,5 8,2 19,8 pdčena Ilovica Sandyloam (8)<2 63,4 12,6 15,8 8,2 pešč~~: rvica Sand loam GozdV 54, 1996 85 Proučevanje osnesnaženos!i gozdnih tal v imisijskem območju šoštanjske termoelektrarne s parno-primerjalnimi. .. Preglednica 5: Analizni podatki kvantitativnih vzorcev o reakcijah (vrednostih pH), količinah organske snovi (v g/kg tal in v kg/ha površine), vsebnostih celokupnega dušika, razmerjih med organskim ogljikom in celokupnim dušikom, vsebnostih celokupnega žvepla in o razmerjih med organskim ogljikom in celokupnim žveplom. Prikazana so povprečja treh podvzorcev, nabran ih na površinah 25 cm x 25 cm. Table 5: Quantitative samples' ana/ytical data of reactions (pH values), quantities of the organic matter (g/kg of soil and kg/ha of area), contents of the total nitrogen, ratio of the organic carbon and the total nitrogen, contents of the total sulphur and ratio of the organic carbon and the total sulphur. Averages of tree subsamples taken from the areas 25 cm x 25 cm are shown. 5-10 10-20 10-20 "' 10-20 5-10_ zami določene on ovne lastnosti (tekstu ra, reakci~ ja, vsebnosti celokupnega dušika, ogljika, humusa, rastlinam dostopnih glavnih hranil, izmen jalne spo~ sob nosti tal). Kvantitativnim taJnim vzorcem pa so bili poleg teh parametrov določene še vsebnosti celokupnega žvepla in težkih kovin (Co, Gr, Cu, Ni, Pb, Zn). Ob pamem primerjanju izidov pedoloških labora~ torijskih preiskav se je izkazalo, da so vzorci iz gornjih plasti tal objektov iz bolj onesnaženih goz- dov praviloma vsebovali več celokupnega žvepla in svinca od primerljivih vzorcev tal objektov iz z odložinami iz zraka manj obremenjenih območij. Na štirih objektih pa so bila tla v zgornjih plasteh mestoma onesnažena s svincem prek mejne vred- nosti še dopustne onesnaženosti (100 mg Pb na kg tal). 86 GozdV 54, 1996 ... _s kg/ha kg/ha +----"i 290 430 4llQ_ 1! 193 75 36 FOREST SOIL POLLUTION STUDY IN THE EMISSION AREA OF THE ŠOŠTANJ THER· MAL POWER STATION BY MEANS OF PAIR· COMPARISON RESEARCH OBJECTS Summary The Slovenian Forestry Institute also carries out special and interdisciplinary research regard- ing the dying back of forests and the effects of polluted air on Slovenian forests. Jhe study of the effects of the emi~sions from the Soštanj Thermal Power Plant (TES) has also been included into the research of the entire forest space. For this purpose, three couples of permanent research objects we re es!ablished in 1990 in the emission area of the TES (in the forests growing on the \t Proučevanje osnesnaženosti gozdnih tal v lmisijskem območju šoštanjske termoelektrarne s parno-primerjalnimi... Preglednica 6: Vsebnosti težkih kovin (kobalta, kroma, bakra, niklja, svinca, cinka, v mg/kg tal) v kvantitativnih vzorcih. Table 6: Contents of heavy meta/s (mglkg of soil) in the quantitative samples Kraj Plast Co Location La ver Topolšica OJ 2 Of 4 MS 10 M10 19 M20 20 1 Siroko OJ 2 Of 4 MS 9 M10 14 M20 24 Veliki vrh OJ 6 Of 8 MS 11 M10 7 M20 11 Pirešica OJ 6 Of 7 MS 12 M10 13 M20 11 Prednji vrh pri Ol 3 Zavodnjah Of/Oh 4 M5 9 M10 17 M20 16 Osankarica Ol 2 Of/Oh 8 M5 5 M10 7 M20 10 sites on river sediments (andesite tuff and tonalite) in order to control the condition of forests, to follow what is going on there and, primarily:, to establish the effects of the emission of the TES on forest soil and plants. The objects of a pa ir differ as to emission burden of forest; regarding other ecological factors, however, they are similar. From each research objects, qualitative soil samples were taken from genetic (sub)horizons of reprew sentative profile and from the preliminary defined Jayers of three plats of 25cm x 25cm (up to 20cm er Cu Ni Pb Zn 3 9 5 63 44 8 11 10 144 56 18 10 13 107 62 20 9 15 36 66 21 9 15 20 77 3 8 4 42 53 12 15 13 136 80 23 16 19 137 62 35 15 24 47 66 37 18 28 42 84 4 12 4 36 70 17 18 18 150 118 8 10 9 84 79 6 8 11 40 76 6 8 11 36 76 3. 10 7 33 67 9 12 8 76 87 16 8 12 64 46 21 6 16 44 45 21 7 20 29 51 3 12 4 56 68 9 12 9 221 89 10 9 8 149 77 11 8 10 63 79 12 8 13 59 76 2 9 4 31 61 10 12 1 95 51 10 8 10 76 36 11 6 10 56 32 12 6 3 44 42 in depth) quantitative ones. By means of laborato- ry analyses, basic features (texture, reaction, the contents of total nitrogen, carbon, humus, the main nutrients accessible to plants, exchangeable prop- erties of soil) were established for qualitative sam- ples. Apart from the stated parameters, the con- tent of total sulphur and heavy meta!s (Co, Gr, Cu, Ni, Pb, Zn) was established for quantitative soil sam ples. The paircomparison of the results of pedological laboratory research proved that the sam ples from GozdV 54, 1996 87 il A 1 l .. ' Proučevanje osnesnaženosli gozdnih tal v imisijskem območju šoštanjske termoelektrarne s parno·primerjalnimi. .. Preglednica 7: lnterpretacijske koncentracije težkih kovin v tleh (izražene v mg/kg tal) Table 7: The interpretation concentrations of heavy meta/s in the sai/ (expressed as mg/kg of soil) Kovina Normalna Literaturna Verjetno Mejne vrednosti še Metal vsebnost (pogosta) onesnažena dopustne onesnaženosti (BLUM el at. (KLOKE1980) tla (ONORM) (Ur.L SRS 1990) Limit pollution 1989) Cited in literature Probab/y Normal content (frequent) polfuted sai/ values Kobalt (Co) 1-40 1-10 20 50 Cobalt Krom (Cr) 2-50 2--50 50 100 Chromium Baker (Cu) 2-40 1-20 50 100 Copper Nikelj (Ni) 5-50 2-50 40 60 Nickel Svinec (Pb) 2-20 0.1-20 50 100 Lead Cink(Zn) 1 (}-80 :>-50 150 300 Zine Slika 2: Povprečne vsebnosti celokupnega žvepla (v mg/kg tal) v organskih podhorizontih (Ol, Of,h) in talnih plasteh iz globine O do Sem (MS) na raziskovalnih objektih Figure 2: The average content of total su/phur (in mg!kg of soil) in organic subhorizons (Ol, Of, h} and soillayers from depths from O- 5 cm (M5) in the research objects Široko Topo!šica Vel. vrh Pireiliica Zavodnje Osankar. Raziskovalni objekti Research objects upper soillayers of the objects from more polluted forests contained asa rule more total sulphur and lead than the compared soil samples of the ob- jects from the regions less burdened by air pollut- ants did. ln four objects, however, the soil in up- per layers was in some places polluted by lead over the limit permitted (1 OOmg Pb per kg of soil). 88 Gozd V 54, 1996 VIRI 1. BATIČ, FJ JURC, Q./ KALAN, JJ KOVAČ, M./ KRALJ, TJ MIKULIC, V., 1993. lmpact of Pollution Gasses from Thermal Power Plant in Šoštanj, Slovenija, on Forest Environment: A Brief Expertisa on Cause-consequence Relationship in Forest Decline Studies Carried out on Slovenian 1 j 1 Proučevanje osnesnaženosli gozdnih tal v imisijskem območju šoštanjske termoelektrarne s parno-primerjalnimi. .. Slika 3: Povprečne vsebnosti celokupnega svinca (v mg/kg tal) v organskih podhorizontih (Ol, Of,h) in talnih plasteh iz globine O do Sem (MS) na raziskovalnih objektih Figure 3: The average content oftotal/ead (in mglkg of soil) in organic subhorizons (Ol, Of, h) and soil layers from depths from O- 5 cm (M5) in the research objects Široko Topolšica Vel. vrh Pirešica Zavodnje O:oankar. Raziskovalni objekti Research objects Forestry Institute. Gozdarski inštitut Slovenije, Ljubljana, e-423, 36 s. 2. DRUŠKOVIČ, B., 1990. Ocena poškgdova- nosti rastlinskega genetskega materiala v Saleški dolini z obrobjem. Raziskovalna naloga. Inštitut za biologijo Univerze v Ljubljani. 3. FERLIN, F., 1990. Vpliv onesnaževanja ozrač­ ja na rastno obnašanje in rastno zmogljivost odras- lih smrekovih sestojev. Magistrsko delo. Ljubljana. 4. KALAN, J., 1989. Pedološka proučevanja. Poročilo o raziskovalnem delu v letu 1989. Inštitut za gozdno in lesno go§podarstv9, Ljubljana 5. KALAN, Jj BATIC, F./ HRCEK, D./ KRALJ, A./ SM_OLE, l./SOLAR, M., 1989. Vpliv termoelekt- rarne Soštanj na tla in vegetacijo. 1. faza. Inštitut za gozdno in lesno gospodarstvo, Ljubljana, p- 225, 57 s. 6. KRAIGHER, H., 1990. Raziskave mikorize pri smreki v različno onesnaženih okoljih. Razisko- valna naloga. Inštitut za gozdno in lesno gospodar- stvo, Ljubljana. 56 s.; Ref. 60 7 ~KOLAR, 1., 1989. Umiranje smreke v gozdo- vih Sale~ke doline. Magi§trsko delo. Ljl!,bljana.: 8. LESNJAK, M./ HRCEK, D./ BATIC, F./ SO- LAR, M./ KOLAR, 1.1 FERLIN, F., 1989. A~ poll u- ti on and dama ge on vegetation near TE Soštanj thermal power plant in Slovenija, 8th World Clean Air Congress, Haag _ _ __ 9. RAJH-ALATIC, Z./ S[!STERSIC, A., 1991. Onesnaževanje zraka iz TES, letno poročilo. Elek- troinštitut Milan Vidmar, oddelek za elektrarne, Ljubljana _ 10. RIBARIC-LASNIK, C., 1991. Ekofiziološke lastnosti smreke (Picea abies l. KJlRSTEN) na vplivnem območju termoelektrarne Soštanj. Ma- gistrsko delo. Ljubljana, Univerza v Ljubljani, Bio- tehniška fakultet?, VTOZD za biologijo 11. SIMONCIC, P ., 1992. Razmere mineralne prehrane za smreko na distričnih rjavih tleh _na tonalitu v vplivnem območju termoelektrarne So- štanj. Magistrsko delo. Ljubljana, Univerza v Ljub- ljani, Biotehniška fakulteta, oddelek za agronomijo, 134 s. 12. SMOLE, l./KUTNAR, L., 1995. Spremembe gozdne vegetacije kot posledica učinkovanja one- snaženega zraka. Zbornik gozdarstva in lesarstva, 47. Ljubljana, s.171-180 13. SMOLE, 1., 1990. Spremembe gozdne vege- tacije kot posledica učinkovanja onesnaženega zraka. Fazno poročilo raziskovalne naloge (p-243). Inštitut za gozdno in lesno gospodarstvo, Ljub- ljana. 23 str.; Ref. 11 14. SVETINA-GROS, M., 1994. Vpliv padavin Qa tla in vodne izvire na območju termoelektrarne Soštanj. Magistrsko delo. Ljubljana, Univerza v Ljublja,!li, FNT,~ oddelek za geologijo, 192 s._ 15. SKORIC, A./ FILIPOVSKI, G./ CIRIC, M., 1985. Klasifikacija zemljišta Jugoslavije. Akade- mija nauka 1 Ul}lj~Etnosti BiH, Sarajevo 16. URBANCIC, M.,1989. Lastnosti gozdnih tal na tonalitu in andezitnem tufu v imisijskem območ­ ju termoelektrarne Šoštanj. Ekspertiza, (p-233). Inštitut za gozdno in lesno gospodarstvo, Ljub- ljana. 82 str.; f3ef. 44 17. URBANCIC, M., 1992. Uvajanje monitoringa gozdnih tal na stalnih raziskovalnih objektih v Slo- veniji. Gozdarski vestnik, Vol. 50, št. 5-6. Ljub- ljana. Str. 25&--266; Ref. 5 18. URADNI LIST SR SLOVENIJE, št.6, 1990. Uredba o ugotavljanju onesnaženosti kmetijskih zemljišč in gozda. Ljubljana, s. 355-357 GozdV 54, 1996 89