Pregled nekaterih onesnaženih lokacij zaradi nekdanjega rudarjenja in metalurških dejavnosti v Sloveniji An overview of some localities in Slovenia that became polluted due to past mining and metallurgic activities Robert ŠAJN & Mateja GOSAR Geološki zavod Slovenije, Dimičeva 14, 1001 Ljubljana, Slovenija e-mail: robert.sajn@geo-zs.si, mateja.gosar@geo-zs.si Ključne besede: geokemija, rudarjenje, metalurgija, težke kovine, onesnaženje, Slovenija Key words: geochemistry, mining, smelting, heavy metals, pollution, Slovenia Povzetek Na ozemlju Slovenije se je rudarjenje začelo že v bronasti dobi. Od takrat naprej se je ta dejavnost odvijala s prekinitvami do današnjih dni. V okolju je pustila številne posledice. Rezultate geokemičnih raziskav na vplivnih območjih nekdanjega rudarjenja in metalurgije, ki so bile opravljene na Geološkem zavodu Slovenije, smo na osnovi primerjalnih analiz ovrednotili in izločili ozemlja na katerih vsebnost vsaj ene zakonsko določene težke kovine (As, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Ni, Mo, Pb in Zn) presega uradne meje onesnaženosti. Z raziskavo smo zajeli 466 km2 površine na območjih Celja, Idrije, Jesenic in Mežice. Ta je pokazala, da so le na 7% celotne raziskane površine vsebnosti obravnavanih kovin pod zakonsko dovoljenimi koncentracijami. Na 18% raziskane površine vsebnosti težkih kovin presežejo uradno mejno vsebnost, na 59% omenjene vsebnosti presežejo opozorilno vsebnost ter na 16% (76 km2) raziskanih ozemelj kritično vsebnost težkih kovin v tleh. Ugotovili smo, da rudarstvo in predelava rude v Sloveniji predstavljata enega od glavnih načinov antropogenega vnosa težkih kovin v okolje na proučevanih ozemljih. Abstract Mining in Slovenia started as far back as the Bronze Age. Since then, mining has been present in this region with only a few interruptions and has left many consequences. The results of research conducted by the Geological Survey of Slovenia in areas of former mining and metallurgic activities were analysed, and areas in which the allowed concentrations of 10 officially considered heavy metals were exceeded (As, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Ni, Mo, Pb in Zn) were singled out. The research area comprised 466 km2 around the towns of Celje, Idrija, Jesenice and Mežica. The results have shown that the concentrations of the considered heavy metals didn't exceed the officially allowed concentrations in only 7 % of the research area. The concentrations of heavy metals in soils exceed the official limit concentration in 18 %, warning concentration in 59 %, and critical concentration in 16 % (76 km2) of the research area. We have established that, in Slovenia, mining and ore processing represents one of the major modes for anthropogenic input of heavy metals into the environment. Uvod Slovenija je območje zgodovinske rudarske in metalurške dejavnosti. Rudo na Slovenskem so začeli izkoriščati že v predrim-skih časih. Največ je bilo železarstva, čeprav so rudo zbirali na površini ali kopali v manjših rudnikih. V srednjem veku (Cešmiga, 1959), so začeli izkoriščati tudi velika kovinska rudišča, kot so Idrija, Mežica in Litija. V sredini 19. stoletja sta rudarstvo in topilništvo v Sloveniji doživela razcvet. Poleg že prej omenjenih velikih rudnikov, je delovalo tudi veliko manjših. Razen železa so začeli v večjih količinah pridobivati barvne kovine - predvsem svinec, cink, živo srebro (od začetka 15 stoletja), baker in antimon. Na prehodu v 20. stoletje so se obdržali le največji rudniki (Cešmiga, 1959; Bud-kovič et al., 2003). Ti so večinoma z manjšimi prekinitvami delovali do začetka osemdesetih let prejšnjega stoletja, ko so zaradi ekonomskih razlogov začeli postopoma zapirati kovinske rudnike in premogovnike v Sloveniji. Sprejeti so bili programi zapiralnih del za vsak rudnik (Bajželj, 2001). Tako so v preteklem desetletju skoraj vsi kovinski rudniki v Sloveniji prenehali s pridobivanjem kovin, zapiralna dela v nekaterih rudnikih pa še potekajo. Glede na naravo pridelovalnih postopkov so za njimi ostale številne avreole težkih kovin, katerih razsežnosti smo raziskovali. Tla Tla predstavljajo zgornji del zemeljske skorje, ki ga sestavljajo mineralni delci, organska snov, voda, zrak in živi organizmi (FitzPatric, 1986). Tla so ključnega pomena za življenje zaradi številnih okoljskih, ekonomskih, socialnih in kulturnih funkcij, kot je npr. pridelava hrane in druge bioma-se, shranjujejo, filtrirajo in transformirajo minerale, organsko snov, vodo in energijo ter raznolike kemične snovi. Tla nastajajo ob preperevanju litosfere zaradi medsebojnega delovanja tlotvornih (pe-dogenetskih) dejavnikov, kot so matična podlaga, podnebje, relief, čas in organizmi. Matična podlaga daje osnovno količino mineralnega gradiva, iz katerega sestoje tla in vpliva na debelino, na fizikalne, mineralne in kemijske lastnosti ter na nadaljnjo smer razvoja tal. Podnebje vpliva na razvoj tal s sončnim sevanjem in z dinamičnimi procesi v atmosferi, ki prenašajo vlago in toploto. Živi svet izmenjuje z matično podlago in s tlemi snovi in energijo in tako neposredno vpliva na razvoj tal. Relief vpliva na oblikovanje tal posredno s tem, da razporeja po površini snovi in energijo. Premeščanje ali zadrževanje snovi na prvotnem mestu je odvisno od strmine pobočja. Relief vpliva tudi na debelino in vlažnost tal. Na oblikovanje tal vpliva tudi človek. Neposredno z obdelovanjem, gradnjo infrastrukture in naselij, posredno pa s spreminjanjem reliefa, vodnega režima, rastlinstva in z onesnaževanjem, ki je lahko točkovno ali razpršeno. Tla imajo veliko puferno sposobnost, ki se nanaša tako na vodo, mineralne delce, pline, kot tudi na onesnažila, ki so lahko naravna ali okolju tuja, nastala s človekovo dejavnostjo. Puferna sposobnost tal pa ni neomejena in zato lahko določena onesnažila tudi presežejo zadrževalno oz. pufer-no sposobnost tal (FitzPatric, 1986). Naloga človeka je, da skrbi, da tla ne onesnažuje preko te meje. Tla, kot vzorčno sredstvo za ugotavljanje onesnaženosti, so še posebno uporabna na ozemljih s slabo razvito ali povsem odsotno površinsko vodno mrežo (kraška ozemlja) (Pirc, 1993). Sledne prvine v tleh so prisotne v odpornih prvotnih mineralih, ki izhajajo z matične kamnine, v drugotnih, novona-stalih mineralih, ter vezane na glinene minerale in organsko snov. Ker pa poleg geoloških in pedoloških značilnosti dajejo tudi informacijo o zračnih onesnaževalcih, so tla zelo uporabno in razširjeno vzorčno sredstvo. Za kadmij (Cd), baker (Cu), nikelj (Ni), svinec (Pb), cink (Zn), krom (Cr), živo srebro (Hg), kobalt (Co), molibden (Mo) in arzen (As) so v Uredbi o mejnih, opozorilnih in kritičnih imisijskih vrednostih nevarnih snovi v tleh (Ur. list RS 68/96) podane normativne vrednosti. Mejna imisijska vrednost je gostota posamezne nevarne snovi v tleh, ki pomeni takšno obremenitev tal, da se zagotavljajo življenjske razmere za rastline in živali in pri kateri se ne poslabšuje kakovost podtalnice ter rodovitnost tal. Pri tej vrednosti so učinki ali vplivi na zdravje človeka ali okolje še sprejemljivi. Drugače povedano predstavlja mejna imisijska vrednost neke nevarne snovi v tleh maksimalno dopustno mejo vsebnosti nevarne snovi do katere lahko smatramo, da so tla normalno rodovitna. Vsebnost nevarne snovi ne predstavljaja tveganja za rastline, posredno pa ne tudi tveganja za živali, ljudi in okolje. Opozorilna imi-sijska vrednost je gostota posamezne nevarne snovi v tleh, ki pomeni pri določenih vrstah rabe tal verjetnost škodljivih učinkov ali vplivov na zdravje človeka ali na okolje. Kriti~na imisijska vrednost je gostota posamezne nevarne snovi v tleh, pri kateri zaradi škodljivih učinkov ali vplivov na človeka in okolje onesnažena tla niso primerna za pridelavo rastlin, namenjenih pre- Tabela 1. Mejne, opozorilne in kritične vrednosti težkih kovin v tleh (Ur. list RS 68/96). Table 1. Limit, warning and critical emission values of the contents of elements in soils (Ur. list RS 68/96). kovina mejna opozorilna kritična vrednost vrednost vrednost heavy limit warning critical metal value value value (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) As 20 30 55 Cd 1 2 12 Co 20 50 240 Cr 100 150 380 Cu 60 100 300 Hg 0.8 2 10 Mo 10 40 200 Ni 50 70 210 Pb 85 100 530 Zn 200 300 720 hrani ljudi ali živali ter za zadrževanje ali filtriranje vode (tabela 1). Omenjeni normativi se nanašajo na celotne vsebnosti težkih kovin v tleh, ni pa upoštevana mineralna sestava oz. zvrst kemične oblike, od katere je odvisna dostopnost posamezne težke kovine za rastline ter posredno njihov vpliv na zdravje ljudi in živali. Stevilne geokemične raziskave, ki jih izvajamo na Geološkem zavodu Slovenije, so namenjene raziskavam okolja in ugotavljanju njegove obremenitve s težkimi kovinami, ki so posledica različnih dejavnikov - od vpliva naravnih procesov do človekove dejavnosti. Naravno okolje je samo po sebi geo-kemično neenotno. Visoke vsebnosti težkih kovin, predvsem kadmija, svinca in živega srebra so lahko posledica naravnih danosti (orudene kamnine) ali so nastale v kombinaciji s človekovim vplivom zaradi večstolet-nega rudarjenja (Idrija, Mežica), metalurške dejavnosti in različnih industrij (Jesenice, Mežica, Celje), emisij prometa, izgorevanja fosilnih goriv ter vpliva gospodinjstev (Celje). V prispevku predstavljamo rezultate raziskav, ki smo jih v zadnjih letih opravili na območjih, kjer smo pričakovali močne vplive na okolje zaradi nekdanjega delovanja kovinskih rudnikov, metalurške in železarske industrije. Materiali in metode dela Kot izhodišče raziskave smo uporabili analizne vsebnosti vzorcev zgornjega sloja tal z območij Celja (Sajn, 2001), Idrije (Go-sar & Sajn, 2001; Gosar & Sajn, 2003), Jesenic (Sajn et al., 1999) in Mežice (Sajn, 2002). V dosedanjih študijah smo z raziskavami zajeli približno 466 km2 površine na območjih Celja (92 km2), Idrije (160 km2), Jesenic (113 km2) in Mežice (101 km2). Na teh območjih smo odvzeli skupno 480 vzorcev tal. Vzorčenje in priprava vzorcev je opravljena po že uveljavljeni metodologiji (Sajn, 1999; 2001). Vsi zbrani vzorci so bili analizirani v laboratoriju ACME v Kanadi s plazemsko emisijsko spektrometrijo (ICP) na As, Cd, Co, Cr, Cu, Mo, Ni, Pb in Zn po štirikislinskem razklopu (HOO4, HNO3, HCl in HF), ki je potekal pri temperaturi 200oC. Vsebnosti Hg so bile po razklopu z zlatotopko določene z atomsko absorpcijsko spektrometrijo (AAS), po postopku hladnega izparevanja. Pri izračunih smo upoštevali vsebnosti, določene po celotnem štirikislinskem postopku, z izjemo vsebnosti živega srebra, katere so bile določene po izluževanju z zlato-topko. Za ostale obravnavane težke kovine smo v prejšnjih raziskavah (Sajn & Gos ar, 2003) pokazali, da ni bistvenih razlik med vsebnostjo omenjenih težkih kovin, ugotovljenih po izluževanju z zlatotopko ali po štirikislinskem razkroju vzorcev. Antropo-geno vnesene kemične prvine so verjetno vezane predvsem na površino mineralov glin ali na organsko snov. Razlike se pojavijo pri prvinah, vezanih v strukturo mineralov, kar je razumljivo, saj štirikislinski razkroj, ki je bolj agresiven, sprosti tudi bolj trdno vezane prvine. V postopku izdelave kart onesnaženja smo uporabili interpolacijsko metodo univerzal- nega krigiranja z linearnim variogramom (Perišic, 1983; Davis, 1986). Analizne vsebnosti prvin smo interpolirali v osnovni celici 200 x 200 m. V izračunih smo upoštevali, da območje pripada v določen razred onesnaženosti, če le ena od 10-tih zakonsko določenih prvin preseže prag razreda (tabela 1). Obdelavo podatkov in izdelavo grafike smo opravili z različnimi izvedbami računalniških programov Paradox 11, Statistica 6, Surfer 8 in Acad 14. Rezultati raziskav Tabela 2. Pregled mejno, opozorilno in kritično onesnaženih ozemelj (km2). Table 2. Summary of limit, warning and critically polluted areas (km2). območje area raziskano ozemlje researched area (km2) mejna vsebnost limit value (km2) opozorilna vsebnost warning value (km2) kritična vsebnost critical value (km2) Celje 92.4 21.5 50.5 17.7 Idrija 160.0 47.2 65.1 21.0 Jesenice 113.0 2.7 97.1 13.2 Mežica 101.0 11.4 62.9 24.4 Skupaj (km2) 466.4 Total (km2) 82.8 275.6 76.3 Raziskava je pokazala, da je le 7 % celotne raziskane površine (466 km2) uradno neo-nesnažene (Ur. list RS 68/96). Na 18 % raziskane površine vsebnosti težkih kovin presežejo uradno mejno vsebnost, na 59 % omenjene vsebnosti presežejo opozorilno vsebnost in na 16 % raziskanih ozemelj kritično dopuščeno vsebnost težkih kovin v tleh (tabela 2, slika 1). Onesnaženost tal v okolici Celja Na celjskem območju smo leta 2000 preučevali vpliv metalurške dejavnosti na porazdelitev težkih kovin v okolju. Na osnovi Tematske karte onesnaženosti zemljišč celjske občine (Lobnik et al., 1989) smo izločili območje 92,4 km2, z mestom v sredini. Celotno ozemlje smo obdelali s 97 vzorci tal (Šajn, 2001). Slika 1. Raziskana območja in kritično onesnažena tla, ki so posledica rudarjenja in topilništva. Fig. 1. Researched areas and critically polluted soil, which are consequence of mining and smelting. OKm^HNWf^-ibtfjHHf iT r. fat RS StxitK^m^m ,1 iri t k QpaearHiio KriiHna