Geochemiczna zmienność pierwiastków ziem rzadkich i metali ciężkich w osadach profundalu i litoralu wybranych jezior Polski

• Autorzy: Małecka K.

Warianty tytułu

EN

Geochemical variability of rare earth elements and heavy metals in profundal and littoral sediments from selected lakes of Poland

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Z 30 jezior położonych na pojezierzach Pomorskim, Wielkopolsko-Kujawskim i Warmińsko-Mazurskim pobrano po 2 próbki osadów (ze strefy litoralnej i profundalnej). Do badań wytypowano jeziora położone na podłożu o jednorodnej budowie geologicznej. Połowa z nich leży na podłożu o małej przepuszczalności (gliny, iły) i połowa na obszarach o dużej przepuszczalności (piaski, żwiry). Po roztworzeniu w wodzie królewskiej w próbkach osadów jeziornych oznaczono zawartość REE (La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) metodą ICP-MS oraz As, Cd, Co, Cu, Hg, Mo, Ni, Pb, Sn, V, W, Zn metodą ICP-OES. Osady jezior położonych na glinach i iłach charakteryzowały się większą zawartością pierwiastków REE, metali ciężkich i arsenu w stosunku do osadów jezior położonych na piaskach i żwirach. Większe zawartości REE występują w strefie litoralnej w porównaniu ze strefą profundalną, co wskazuje, że na ich zawartość wpływa głównie skład chemiczny podłoża zlewni, czynnik antropogeniczny odgrywa mniejszą rolę. Dystrybucja metali ciężkich i arsenu zależy od rodzaju podłoża, na którym powstała misa jeziorna i głębokości sedymentacji – gromadzą się one głównie w strefie profundalnej.

EN

Sixty sediment samples were collected from 30 glacial lakes of Pomerania, Wielkopolska-Kujawy and Warmia-Masuria Lakelands. The influence of the lake basin lithology and sedimentation zone on the contents of the elements in sediment was investigated. The samples were digested in Aqua Regia and analysed by ICP-MS methods and ICP-OES techniques for REE contents (La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu). As, Cd, Co, Cu, Hg, Mo, Ni, Pb, Sn, V, W, Zn contents were determined by ICP-OES method. The sediments show higher contents of REE in the littoral zone than in the profundal zone. The sediments from the lakes located on low-permeable glacial sediments are more abundant in heavy metals and REE in relation to the sediments from the lakes located on highly permeable glacial sediments. Distribution of the trace elements in lake sediments is strongly dependent on the type of geological formations on which the lake is developed and on the sedimentation zone of the lake. REE are preferentially accumulated in the littoral zone contrary to the heavy metals that are accumulated in the deepest zone of the lake. Factor analysis proves that the presence of REE and heavy metals in the lake sediment is associated with the type of geological formation.

Słowa kluczowe

PL

osady jeziorne; REE; metale ciężkie

EN

lake sediments; REE; heavy metals

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego
• Rocznik: 2012
• Tom: nr 450
• Strony: 63--74
• Opis fizyczny: Bibliogr. 44 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Małecka K.

• Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, ul. Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa

Bibliografia

• [1] ANSARI A., SINGH I., TOBSCHALL H., 1999 — Status of anthropogenically induced metal pollution in the Kanpur-Unnaoi region of the Ganga Plain, India. Environ. Geol., 38, 1: 25-33.
• [2] BIBI M.H., AHMED F., ISHIGA H., 2007 - Assessment of metal concentrations in lake sediments of southwest Japan based on sediment quality guidelines. Environ. Geol., 52: 625-639.
• [3] BOJAKOWSKA I., SOKOŁOWSKA G., GLIWICZ T., 1998 — Wyniki monitoringu geochemicznego osadów wodnych Polski w latach 1996-1997. Biblioteka Monitoringu Środowiska, Gł. Inspekt. Ochr. Środ., Warszawa.
• [4] BOJAKOWSKA I., GLIWICZ T., 2003 — Wyniki geochemicznych badań osadów wodnych Polski w latach 2000-2002. Biblioteka Monitoringu Środowiska, Gł. Inspekt. Ochr. Środ., Warszawa.
• [5] BOJAKOWSKA I., GLIWICZ T., MAŁECKA K., 2006 — Wyniki geochemicznych badań osadów wodnych Polski w latach 2003-2005. Biblioteka Monitoringu Środowiska, GŁ Inspekt. Ochr. Środ., Warszawa.
• [6] BOJAKOWSKA I., SOKOŁOWSKA G. ,1997 — Akumulacja pierwiastków śladowych w osadach jeziornych w zależności od strefy ich sedymentacji. Prz. Geol., 45, 5: 505-508.
• [7] CULLERS R.L., 1995 — The controls on the major- and trace-element evolution of shales, siltstones and sandstones of Ordovician to Tertiary age in the Wet Mountains region, Colorado, USA. Chem. Geol., 123: 107-131.
• [8] DE VOS W., TARVAINEN T. (red.), 2006 — Geochemical atlas of Europe. Part 2- Interpretation of geochemical maps, additional tables, figures, maps, and related publications: 305-310. Geological Survey of Finland Espoo.
• [9] ELBAZ-POULICHET F., DUPUY C., 1999 — Behaviour of rare earth elements at the freshwater-seawater interface of two acid mine rivers: The Tinto and Odiel (Andalucia, Spain). App. Geochem., 14, 8: 1063-1072.
• [10] ELDERFIELD H., UPSTILL-GODDARD R., SHOLKOVITZ E.R., 1990 — The rare earth elements in rivers, estuaries, and coastal seas and their significance to the composition of ocean waters. Geochim. Cosmochim. Acta, 54, 4: 971-991.
• [11] FLEET A.J., 1984 — Aqueous and sedimentary geochemistry of the rare earth elements, W: Rare earth element geochemistry (red. P. Henderson). Developments in Geochemistry, 2: 343-369.
• [12] GAMMONS C.H., WOOD S.A., JONAS J.P., MADISON J.P., 2003 — Geochemistry of rare earth elements and uranium in the acidic Berkeley Pit Lake, Butte, Montana. Chem. Geol., 198, 3/4: 249-267.
• [13] GAMMONS C.H., WOOD S.A., NIMICK D.A., 2005a — Diel behavior of rare earth elements in a mountain stream with acidic to neutral pH. Geochim. Cosmochim. Acta, 69, 15: 3747-3758. doi:10.1016/j.gca.2005.03.019.
• [14] GAMMONS C.H., WOOD S.A., PEDROZO F., VAREKAMP J.C., NELSON B.J., SHOPE C.L., 2005b - Hydrogeochemistry and rare earth element behavior in a volcanically acidified watershed in Patagonia, Argentina. Chem. Geol., 222, 3-4: 249-267.
• [15] GAILLARDET J., DUPRE B., ALLERGE C.J., NEGREL P., 1997 — Chemical and physical denudation in the Amazon River Basin. Chem. Geol., 142, 3-4: 141-173.
• [16] GORHAM E., SWAINE D.J., 1965 — The influence of oxiding and reducing conditions upon the distribution of some elements in lake sediments. Limnol. Oceanograph., 10, 2: 268-279.
• [17] HAMILTON-TAYLOR J., 1979 — Enrichments of zinc, lead and cooper in recent sediments of Windmere, England. Environ. Sci. Technol., 13: 693-697.
• [18] HE J., LU C.-W., XUE H.-X., LIANG Y., BAI S., SUN Y., SHEN L.-L., MI N., FAN Q.-Y., 2010 — Species and distribution of rare earth elements in the Baotou section of the Yellow River in China. Environ. Geochem. Health, 32: 45-58.
• [19] HU X., DING Z., CHEN Y., WANG X., DAI L., 2002 — Bioacumulation of lanthanum and cerium and their effect on the growth of wheat (triticum aestivwn L.) seedlings. Chemosphere, 48, 6: 621-629.
• [20] ISMAIL S.S., GHODS A., AWADALLAH R., GRASS F., 1995 — Th, U and trace elements determination in Egyiptian lake sediments by INAA and laser fluorimetry. J. Radioanal. Nucl. Chem., 2: 95-108.
• [21] JANSSEN R.P.T., VERWEIJ W., 2003 — Geochemistry of some rare earth elements in groundwater, Vierlingsbeek, the Netherlands. Water Research, 37, 6: 1320-1350.
• [22] JOHANNESSON K.H., LYONS W.B., 1994 — The rare earth element geochemistry of Mono Lake water and the importance of carbonate complexing. Limnol Oceanograph., 39, 5: 1141-1154.
• [23] JOHANNESSON K.H., LYONS W.B., 1995 — Rare earth element geochemistry of Colour Lake, an acidic freshwater lakecon Axel Heiberg Island, Northwest Territories, Canada. Chem. Geol., 119, 1-4: 209-223.
• [24] JOHANNESSON K.H., FARNHAM I.M., GUO C., STETZEN-BACH K.J., 1999 — Rare earth element fractionation and concentration variations along a groundwater flow path within a shallow, basin-fill aquifer, southern Nevada, USA. Geochim. Cosmochim. Acta, 63, 18: 2697-2708.
• [25] JOHANNESSON K.H., ZHOU X., GUO C., STETZENBACH K.J., HODGE V.F., 2000 — Origin of rare earth element signatures in groundwaters of circumneutral pH from southern Nevada and eastern California, USA. Chem. Geol.,164, 3/4: 239-257.
• [26] KABATA-PENDIAS A., MUKHERJEE A.B, 2007 — Trace elements from soil to human: 133-141. Springer.
• [27] KABATA-PENDIAS A., PENDIAS H., 1999 - Biogeochemia pierwiastków śladowych: 205-211. Wyd. Nauk. PWN, Warszawa.
• [28] LEV S.M., MCLENNAN S.M., HANSON G.N., 1999 — Mineralogic controls on REE mobility during black-shale diagenesis. J. Sedim. Res., 69, 5: 1071-1082.
• [29] LINDELL M., BREMLE G., BROBERG O., LARSSON P., 2001 — Monitoring of persistent organic pollutants (POPs): examples from lake Vaner, Sweden. Ambio, 30, 8: 545-551.
• [30] LINDESTROM M., 2001 — Mercury in sediment and fish communities of lake Vanern, Sweden: recovery from contamination. Ambio, 30, 8: 538-544.
• [31] LIS J., PASIECZNA A., 1995 — Atlas geochemiczny Polski 1:2 500 000. Państw. Inst. Geol., Warszawa.
• [32] McLENNAN S.M., 1989 — Rare earth elements in sedimentary rocks: influence of provenance and sedimentary processes. W: Geochemistry and mineralogy of rare earth elements (red. B.R. Lipin, G.A. McKay). Rev. Mineral., 21: 169-195.
• [33] McLENNAN S.M., TAYLOR S.R., ERIKSSON K.A., 1983 — Geochemistry of Archean shales from the Pilbara Supergroup, Western Australia. Geochim. Cosmochim. Acta, 47: 1211-1222.
• [34] MERTEN D., KOTHE E., BUCHEL G., 2004 — Studies on microbial heavy metal retention from uranium mine drainage water with special emphasis on rare earth elements. Mine Water and the Environment, 23: 34-43.
• [35] NAKAMURA N., 1974 — Determination of REE, Ba, Fe, Mg, Na and K in carbonaceous and ordinary chondrites. Geochim. Cosmochim. Acta, 44: 287-308.
• [36] NORTON S.A., HESS C.T., DAVIS R.B., 1981 - Rates of accumulation of heavy metals in pre- and post-European sediments in New England lakes. W: Atmospheric pollutants in natural waters (red. S.J. Eisenreich): 409-421. Ann Arbor Science Publisher, Inc.
• [37] PETERSEN R.R., 1975 — A palaeolimnological study of the eutrophication of Lake Erie. International Association of Theoretical and Applied Limnology, Proceedings Congress in Canada 1975, vol. 19, part 8: 2274-228.
• [38] RYKA W., MALISZEWSKA A., 1991 — Słownik petrograficzny. Wyd. Geol., Warszawa.
• [39] SHOLKOVITZ E.R., LANDING W.M., LEWIS B.L., 1994 — Ocean particle chemistry: The fractionation of rare earth elements between suspended particles and seawater. Geochim. Cosmochim. Acta, 58: 1567.
• [40] VOLOKH A.A., GORBUNOV A.V., GUONDORINA S.F., REVICH B.A., FRONTASYEVA M.V., CHEN S.P., 1990 — Phosphorus fertilizer production as a source of rare earth elements pollution of the environment. Sci. Total Environ., 95: 141-148.
• [41] WORRALL F., PEARSON D.G., 2001— Water-rock interaction in an acidic mine discharge as indicated by rare earth element patterns. Geochim. Cosmochim. Acta, 65, 18: 3027-3040.
• [42] ZACHMANN D. W., VAN DER VEEN A., MULLER S., 2004 — Distribution of phosphorus and heavy metals in the sediments of Lake Arendsee (Altmark, Germany). Studia Quaternaria, 21: 179-185.
• [43] ZHANG S., SHAN X., 2001 — Speciation of rare earth elements in soil and accumulation by wheat with rare earth fertilizer application. Environ. Pollut., 112, 3: 395-1105.
• [44] ZHU Z.Z., LIU C.Q., WANG Z.L., LI J., ZHOU Z.H., 2005 — Inorganic spetiation of rare earth elements in Chaohu Lake and Longganhu Lake, East China. J. Rare Earth, 23, 60: 768-772.