Screening methods for dredged material contamination assessment

• Autorzy: Staniszewska M. , Boniecka H.

Identyfikatory

DOI

10.5604/12307424.1201832

Warianty tytułu

PL

Badania przesiewowe w ocenie stopnia zanieczyszczenia urobku

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the following work, you will find proposed screening methods, which could provide information on potential contamination of sediment excavated in the course of dredging activities. Should “contamination” be observed, the sediment would be subjected to further, more detailed, and expensive chemical testing. The work constitutes a review of scientific literature on the subject of the priority substances that fall under European Community legislation and refers to research of the marine environment, and it describes the proposed new attitudes towards efficient and rapid assessment of to what degree dredged material is contaminated. The authors propose performing easy, cheap, and fast sediment screening tests, based on physical-chemical parameters of sediment, like forms of carbon (black carbon, organic carbon) and bioassays (especially with indicator organisms Vibrio fischeri; Heterocypris incongruens). Selection of priority substances to be subjected to further chemical research would be based on a thorough inventory and significance of the sources (both present and historical) or/and tendencies of the potential contaminants to cumulate in sediment in the region where dredging works are to be carried out.

PL

W niniejszej pracy zaproponowano tzw. metody screeningowe, które szybko dostarczyłyby informacji o potencjalnym zanieczyszczeniu osadu uzyskiwanego podczas prac pogłębiarskich. Dopiero w razie stwierdzenia „zanieczyszczenia”, osad byłby kierowany do dalszych, bardziej szczegółowych i kosztownych badań chemicznych. Praca stanowi aktualny przegląd literaturowy na temat substancji priorytetowych wytypowanych w prawodawstwie europejskim odnoszącym się do badań środowiska morskiego oraz proponowanych rozwiązaniach nowego podejścia do oceny stopnia zanieczyszczenia urobku czerpalnego. Autorzy proponują proste, tanie i szybkie badania przesiewowe osadu w oparciu o pomiar parametrów fizyczno-chemicznych osadu jak zawartość form węgla (czarny węgiel, węgiel organiczny) oraz biotesty (głównie z wykorzystaniem Vibrio fischeri; Heterocypris incongruens). Wytypowanie substancji priorytetowych do dalszych badań chemicznych oparte było by na dokładnej inwentaryzacji i ocenie znaczenia źródeł (obecnych i historycznych) oraz tendencji do kumulacji potencjalnych zanieczyszczeń w osadzie w rejonie przewidywanych prac pogłębiarskich.

Słowa kluczowe

EN

priority substances in sediments; screening methods for sediment assessment; dredged material

PL

zanieczyszczenia priorytetowe osadu; badania przesiewowe; urobek czerpalny

• Wydawca: Index Copernicus Sp. z o.o.
• Czasopismo: Biuletyn Instytutu Morskiego w Gdańsku
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 31, No. 1
• Strony: 80--87
• Opis fizyczny: Bibliogr. 44 poz., tab.

Twórcy

autor

Staniszewska M.

• Maritime Institute in Gdańsk, The Department of Maritime Hydrotechnics, Gdańsk, Poland

autor

Boniecka H.

• Maritime Institute in Gdańsk, The Department of Maritime Hydrotechnics, Gdańsk, Poland

Bibliografia

• [1] Ahrens M.J., Depree C.V. (2004). Inhomogeneous distribution of polycyclic aromatic hydrocarbons in different size and density fractions of contaminated sediment from Auckland Harbour, New Zealand: an opportunity for migration. Marine Pollution Bulletin 48, 341-350.
• [2] Bärring H., Bucheli T.D., Broman D., Gustafsson Ö. (2002). Soot-water distribution coefficients for polychlorinated dibenzo-p-dioxins, polychlorinated dibenzofurans and polybrominated diphenylethers determined with the soot cosolvency-column method. Chemosphere 49, 515-523.
• [3] Bucheli T.D., Blum F., Desaules A., Gustafson Ö. (2004). Polycyclic aromatic hydrocarbon, black carbon, and molecular markers in soils of Switzerland. Chemosphere 56, 1061-1076.
• [4] Bucheli T.D., Gustafsson Ö. (2003). Soot sorption of non-ortho and ortho substituted PCBs. Chemosphere 53, 512-522.
• [5] Directive 2008/105/EC Environmental Quality Standards Directive
• [6] Directive 2008/56/EC Marine Strategy Framework
• [7] Directive 2008/98/EC of the Parliament and of the Council of 19 November 2008 on waste
• [8] Directive 92/43/EEC on the conservation of natural habitats and of wild fauna and flora
• [9] Directive 2009/147/EC on the conservation of wild birds
• [10] Ghosh U., Zimmerman J.R., Luthy R.G. (2003). PCB and PAH speciation among particle types in contaminated harbor sediments and effects on PAH bioavailability. Environ. Sci. Technol. 37, 2209-2217.
• [11] Guidelines for the Disposal of Dredged Material (2015). Helsinki Commission, Baltic Marine Environment Protection Commission.
• [12] HELCOM, Recommendation 13/1, 1992 r.
• [13] ISO/TC 147 - Water quality
• [14] Jonkers M.T., Koelmans A.A. (2002). Sorption of polycyclic aromatic hydrocarbons and polychlorinated biphenyls to soot and soot-like materials in the aqueous environmental: mechanistic considerations. Environ. Sci. Technol. 36, 3725-3734.
• [15] Keil R.G., Tsamakis E., Bor Fuh C, Giddings J.C., Hedges J.I. (1994). Mineralogical and textural controls on the organic composition of coastal marine sediments: hydrodynamic separation using SPLITT-fractionation. Geochimica et Cosmochimica Acta 58, 879-437.
• [16] Koelmans A.A., Jonkers M.T.O., Cornelissen G., Bucheli T.D., Van Noort P.C.M., Gustafsson Ö. (2006). Black carbon: the reverse of its dark side. Chemosphere 63, 365-377.
• [17] Konwencja o ochronie środowiska morskiego obszaru Morza Bałtyckiego, Konwencja Helsińska (Dz. U. z roku 2000 Nr 28, poz. 346 i 347) Helsinki Convention on the Protection of the Marine Environment of the Baltic Sea Area (1992).
• [18] Konwencja o zapobieganiu zanieczyszczaniu mórz przez zatapianie odpadów i innych substancji, Londyn, 1972 r. Convention on the Prevention of Marine Pollution by Dumping Wastes and Other Matter (the “London Protocol” of 1972)
• [19] Konwencja OSPAR o Ochronie Środowiska Morskiego Północno-Wschodniego Atlantyku 1972 r. OSPAR Convention for the Protection of the Marine Environment of the North-East Atlantic (1972).
• [20] Konwencja Sztokholmska w sprawie trwałych zanieczyszczeń organicznych, Sztokholm, 22 maja 2001 r., Dz. U. z dnia 29 stycznia 2009 r. Stockholm Convention concerning Persistent Organic Pollutants (POPs) (Stockholm, 23.05.2001)
• [21] Krebs F. (1988). The pT-value as a classification index in aquatic toxicology. GIT Edition Umweltanalytik-Umweltschutz, 1, pp. 57–63.
• [22] Kudłak B., Wolska L., Namieśnik J. (2011). Determination of EC50 toxicity data of selected heavy metals toward heterocypris incongruens and their comparison to “direct-contact” and microbiotests. Environmental Monitoring and Assessment 174, 1/4, 509-516.
• [23] Kuszyńska A., Wolska L., Namieśnik J. (2003). Application of biotests in environmental Research. in: New horizons and challenges in environmental analysis and monitoring, praca zbiorowa (red.) Namieśnik J., Chrzanowski W., Szpinek P., Centrum Doskonałości Analityki i Monitoringu Środowiskowego (CEEAM), Wydział Chemiczny PG, Gdańsk. p.668-699.
• [24] Mayer L. M. (1993). Organic matter at the sediment - water interface, [w:] Engel M.N., Macko S.A. (red.), Organic geochemistry, principles and applications, Plenum Press, New York, 171-184.
• [25] Mitra S., Dickhut R.M., Kuehl S.A., Kimbrought K.L. (1999). Polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) source, sediment deposition patterns, and particle geochemistry as factors influencing PAH distribution coefficients in sediments of the Elizabeth River, VA, USA. Marine Chemistry 66, 113-127.
• [26] Niemirycz E., Nichthauser J., Staniszewska M., Nałęcz-Jawecki G., Bolałek J. (2007). The Microtox® biological test: application in toxicity evaluation of surface waters and sediments in Poland., Oceanological and Hydrobiological Studies, 36, 151-163.
• [27] Oleszczuk P. (2008). Heterocypris incongruens as a tool to estimate sewage sludge toxicity. Environ Toxicol Chem. 27(4), 864-72.
• [28] Pedersen F., Bjornestad E., Andersen HV., Kjolholt J., Poll C. (1998). Characterization of sediments from Copenhagen Harbour by use of biotests. Water Science and Technology, 37, 233-240.
• [29] Persoone, G., Marsalek, B., Blinova, I., Törökne, A., Zarina, D., Manusadzianas, L., Nalecz-Jawecki, G., Tofan, L., Stepanova, N., Tothova, L., Kolar, B. (2003). A practical and user-friendly toxicity classification system with microbiotests for natural waters and wastewaters. Environ Toxicol.18(6), 395.
• [30] Przewodnik do opracowania wykazu wielkości emisji i stężeń substancji priorytetowych oraz innych zanieczyszczeń, dla których zostały określone środowiskowe normy jakości, (2012). COHIBA, Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych.
• [31] Rogowska J. (2011). Wpływ wraków na środowisko na przykładzie s/s Stuttgart. Rozprawa doktorska. Politechnika Gdańska. Wydział Chemiczny. Katedra Chemii Analitycznej, Gdańsk: 1-151.
• [32] Rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 16 kwietnia 2002 r. w sprawie rodzajów oraz stężeń substancji, które powodują, że urobek jest zanieczyszczony. (Dz. U. nr 55, poz. 498). Regulation of the Minister of Environment of 16 April 2003 on the types and concentrations of substances, that cause the spoil contamination (Journal of Laws No 55, item 498).
• [33] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 2.07.2010 r w sprawie wykazu substancji priorytetowych w dziedzinie polityki wodnej (zastąpionej przez rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 10.11.2011 r. (Dz. U. z 2011 nr 254 poz. 1528). Regulation of the Minister of Environment of 02 July 2010 on the list of priority substances in the field of water policy (Journal of Laws 2010, no. 138, item 934).
• [34] Simeonov V., Wolska L., Kuczyńska A., Gurwin J., Tsakovski S., Protasowicki M., Namieśnik J. (2007). Sediment-quality assessment by intelligent data analysis, Trends Anal.Chem., 26, 323-331.
• [35] Staniszewska M., Boniecka H. (2015). The Environmental Protection Aspects of Handling Dredged Material: BMI, 2, 52-59.
• [36] Staniszewska M., Boniecka H., Gajda A. (2014). Prace pogłębiarskie w polskiej strefie przybrzeżnej – aktualne problemy. Inż. Ekolog. 40,157-172.
• [37] Staniszewska M., Burska D., Sapota G., Bogdaniuk M., Borowiec K., Nosarzewska I., Bolałek J. (2011). Black carbon in relation to the content and distribution of organic pollutants in benthic sediments in the Gulf of Gdańsk, Baltic Sea. Marine Bulletin Pollution, Marine Pollution Bulletin, 62, 1464-75.
• [38] Tremblay L., Kohl S.C., Rice J.A., Gagne J.P. (2005). Effects of temperature, salinity and dissolved humic substances on the sorption of polycyclic aromatic hydrocarbons to estuarine particles. Mar. Chem. 96, 21-35.
• [39] Tsakovski S., Kudłak B., Simeonov V., Wolska L., Namieśnik J. (2009). Ecotoxicity and chemical sediment data classification by the use of self-organising maps, Anal. Chim. Acta. 631, 142-152.
• [40] Water Framework Directive –WFD (2000/60/EC)
• [41] Wilk P., Szalińska E. (2011). Technical Transactions, Environmental Engineering. Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej. 6, 247-263.
• [42] Wolska L., Mędrzycka K. (2009). Ocena ekotoksyczności osadów dennych z portów morskich w Gdańsku i Gdyni. Ochrona Środowiska, 31(1), 49-52.
• [43] Yu Z., Huang W., Song J., Jan Y., Peng P. (2006). Sorption of organic pollutants by marine sediments: Implication for the role of particulate organic matter. Chemosphere 65, 2493-2501.
• [44] Zuliani T., Mladenovič A., Ščančar J., Milačič R. (2016). Chemical characterization of dredged sediments in relation to their potential use in civil engineering. Environ. Monit. Assess., 188-234.