Skład chemiczny osadów bagiennych z doliny Neru (torfowisko Mianów, Wysoczyzna Łaska)

Borówka, R. K.; Tomkowiak, J.; Okupny, D.; Forysiak, J.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Skład chemiczny osadów bagiennych z doliny Neru (torfowisko Mianów, Wysoczyzna Łaska)

Autorzy

Borówka R. K. , Tomkowiak J. , Okupny D. , Forysiak J.

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma

Identyfikatory

Warianty tytułu

Chemical composition of biogenic sediments from the Ner river valley (Mianów peatland, Łask Elevation)

Języki publikacji

Abstrakty

Analizę geochemiczną przeprowadzono dla osadów organicznych z torfowiska Mianów w środkowym odcinku doliny Neru. Z profilu Mi-1, zlokalizowanego we wschodniej części mokradła, pobrano do analiz geochemicznych 40 próbek osadów (do głębokości 1,97 m), reprezentujących 2,5-cm segmenty rdzenia. W próbkach tych oznaczono straty na prażeniu w temperaturze 550°C, informujące o zawartości materii organicznej oraz oznaczono pierwiastki o wymowie paleogeograficznej: Na, K, Mg, Ca, Fe, Mn i metale ciężkie: Cu, Zn i Pb. Stosując analizę skupień wydzielono pięć lokalnych poziomów geochemicznych (LGZ), różniących się istotnie pod względem składu chemicznego osadów. Dla serii osadów torfowych określono również związki korelacyjne pomiędzy analizowanymi metalami, a także materią organiczną oraz obliczonymi wskaźnikami geochemicznymi: Ca/Mg, Na/K, Na+K+Mg/Ca, Fe/ Ca, Fe/Mn, Cu/Zn, pozwalających na rekonstrukcję warunków akumulacji analizowanych osadów. W toku analizy składowych głównych zidentyfikowano 10 głównych czynników, z których wybrano trzy pierwsze — PC1, PC2 i PC3, wyjaśniające łącznie 86,53% wariancji. Do czynników kształtujących skład chemiczny holoceńskich osadów organicznych w dolinie Neru zaliczono warunki oksydacyjno-redukcyjne, sorpcję metali przez autochtoniczną materię organiczną, względne zmiany procesów denudacji mechanicznej w zlewni mokradła oraz właściwości akumulacyjne roślin w stosunku do określonych pierwiastków.

Mianów peatland is located in eastern part of the Ner river valley, near Poddębice. In order to reconstruct the main stages of sedimentation of organic deposits, taken from the eastern part of the Mianów peatlands, used stratigraphic variability of concentration marked lithogeochemistry elements (organic matter, mineral matter, macro- and microelements) and changes in the proportions of the participation of selected elements, i.e., catchment erosion indicator (Na+Mg+K/Ca), eutrophication indicator (Fe/Ca), type and rate of denudation in the catchment indicator (Na/K, Ca/Mg) and conditions of oxidation-reduction indicator (Cu/Zn, Fe/Mn). The accumulation of peats occurred in the Late Weichselian and Holocene, but it was not continuous (FORYSIAK 2012). As a results of the hierarchical cluster analysis was collected in the study profile of five geochemical level (Mi1/I-V), which differ significantly of chemical composition. The main lithogeochemistry component of studied sediment is organic matter (18.2-92.9%), which indicates the relative changes in the primary of biological production in wetlands. The average content of the tested components have the high differentiation of average content of the tested components between all geochemical levels, constitute a record changing of environmental conditions (mainly hydrological and geomorphological). Geochemical level Mi-1/I is the record of sedentation autochtonous rock-forming matter of autogenic origin (increase content of organic matter to 19.2% and associated high intensity of mechanical denudation and redox conditions (increase of lithogenic elements and Fe/Mn ratio). Sediments of geochemical level Mi-1/II are characterized by increase of heavy metals. The increase in Zn content could have been associated with the appearance of the light-requiring birch characterized as having a strong ability to bioconcentrate zinc. Geochemical level Mi-1/III represents the phase of peat layer deposition in reduced conditions (Fe/Mn ratio ranges from 97.1 to 257.7) and gradual increased chemical denudation (Ca/Mg ratio ranges from 18.2 to 25.8). Geochemical level Mi-1/IV is record of sedentation of autochtonous rock-forming matter of autogenic origin (organic matter ranges from 78.5% to 92.8%) and associated change of mechanical denudation (increase catchment erosion indicator to 0.06) and redox conditions (increase conditions of oxidation-reduction indicator from 98.5 to 127.2). Geochemical level Mi-1V represents of peat layer, which sedentation occurred in periodic of drying bed. The content of organic matter decreased to about 85.6% and Fe/Mn ratio decreased from 160 to 108. indicates the change of reduced into oxidized conditions. Sediments of this geochemical level are characterized by high content of heavy metals, such as Cu, Zn and Pb. These values are similar (with the exception of lead) to the average content in fen peats occurred in Poland area (compare BOJAKOWSKA, LECH 2008). The most important factors (distinguished on the basis of principal components analysis) that affect the chemical composition of sediments from the site Mianów are: oxygenation changes in sedimentary environment, which are mainly due to the flooding of the Ner river valley, sorption of organic deposits, mechanical denudation processes in the catchment area and bioaccumulation of selected elements.

Słowa kluczowe

osady torfowe mokradło torfotwórcze dolina rzeczna geochemia środkowa Polska

Wydawca

Polska Akademia Umiejętności

Czasopismo

Folia Quaternaria

Rocznik

2014

Tom

nr 82

Strony

51--69

Opis fizyczny

Bibliogr. 51 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Borówka R. K.

ryszard@univ.szczecin.pl

Uniwersytet Szczeciński, Wydział Nauk o Ziemi, Zakład Geologii i Paleogeografii, ul. Mickiewicza 18, 70-383 Szczecin

autor

Tomkowiak J.

Uniwersytet Szczeciński, Wydział Nauk o Ziemi, Zakład Geologii i Paleogeografii, ul. Mickiewicza 18, 70-383 Szczecin

autor

Okupny D.

Uniwersytet Pedagogiczny im. KEN, Wydział Geograficzno-Biologiczny, Instytut Geografii, Zakład Ekorozwoju i Kształtowania Środowiska Geograficznego, ul. Podchorążych 2, 30-084 Kraków

autor

Forysiak J.

Uniwersytet Łódzki, Wydział Nauk Geograficznych, Katedra Geomorfologii i Paleogeografii, ul. Narutowicza 88, 90-139 Łódź

Bibliografia

1. ADRIANO D.C., 1986. Trace elements in the terrestial environment. Springer-Verlag, New York: 1-533.
2. BENGTSSON L., ENELL M., 1986. Chemical analysis. [w:] B. E. BERGLUND (ed.) Handbook of Holocene Palaeoecology and Palaeohydrology. John Wiley&Sons, Chichester, England, UK: 423-451.
3. BIERNACKA E., 1970. Wpływ nawadniania wodami ściekowymi na zawartość mikroelementów w glebach mineralnych i torfowych. Roczniki Nauk Rol., Seria F, 7(4): 35-49.
4. BIERNACKA E., JANKOWSKI K., LIWSKI S., MACIAK F., 1993. Wpływ wód ściekowych przemysłu rolno-spożywczego na właściwości chemiczne i biochemiczne gleb murszowo-torfowych. Biuletyn Torf 1-2: 23-36.
5. BOJAKOWSKA I., GLIWICZ T., 2007. Pierwiastki śladowe w osadach jezior Suwalszczyzny. W: E. SMOLSKA, P. SZWARCZEWSKI (red.) Zapis działalności człowieka w środowisku przyrodniczym. Materiały VI Warsztatów Terenowych Sejny-Suwałki 14-16 czerwca 2007r., WGiSR UW, Warszawa, 57-60.
6. BOJAKOWSKA I., LECH D., 2008. Variance of trace elements contents in peats occurred in Po1and area (in Polish with English summ.). Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Seria Górnictwo 285: 31-41.
7. BOROWIEC J., 1982. Ocena zdolności różnych utworów glebowych do zatrzymywania składników zawartości w ściekach miejskich. Ann. UMCS, Sec. E, 37: 209-218.
8. BOROWIEC J., URBAN D., 1983. Wpływ zalewania ściekami miejskimi na glebę i roślinność łąkową torfowiska niskiego. Biuletyn Torf 78(3): 27-41.
9. BORÓWKA R. K., 1992. The pattern and magnitude of denudation in interplateau sedimentary basins during the Late Vistulian and Holocene (in Polish with English summ.). Wydawnictwo Naukowe Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, Seria Geografia 54: 1-177.
10. BORÓWKA R K., 2007. Geochemiczne badania osadów jeziornych strefy umiarkowanej. Studia Limnologica et Talmatologica 1(1): 33-42.
11. BORÓWKA R. K., TOMKOWIAK J., 2010. Skład chemiczny osadów z profilu torfowiska Żabieniec. [w:] J. TWARDY, S. ŻUREK, J. FORYSIAK (red.) Torfowisko Żabieniec: warunki naturalne, rozwój i zapis zmian paleoekologicznych w jego osadach. Bogucki Wydawnictwo Naukowe, Poznań: 163-172.
12. BORÓWKA R. K., TOMKOWIAK J., OKUPNY D., FORYSIAK J., 2015. Skład chemiczny osadów bagiennych z doliny Luciąży (torfowisko Bęczkowice na Równinie Piotrkowskiej). Folia Quaternaria [w druku].
13. BROOKS R. R., 1973. Biochemical parameters and their significance for mineral exploration. Journal of Applied Ecology 10(3): 825-836.
14. DEAN W. E. J, 1974. Determination of carbonate and organic matter in calcareous sediments and sedimentary rocks by loss on ignition: comparison with other methods. Journal of Sedimentary Petrology 44: 242-248.
15. DOMIŃCZAK P., OKUPNY D., 2014. Spatial variability of selected physicochemical properties of biogenic sediments in the Kopanicha peatland near Skierniewice (in Polish with English summ.). Prace Geograficzne IGiGP 123: 99-110.
16. FORTESCUE J.A.C., 1980. Environmental geochemistry. A holistic approach. Springer-Verlag, New York: 1-347.
17. FORYSIAK J., 2012. Record of changes in the natural environment of the Late Weichselian and Holocene preserved in the sediments of peatlands of the Łódź Region (in Polish with English summ.). Acta Geographica Lodziensia 99: 1-164.
18. FORYSIAK J., BORÓWKA. R.K., KITTEL P., KLOSS M., LAMENTOWICZ M., PAWŁOWSKI D., PŁÓCIENNIK M., TWARDY J., ŻUREK S. 2010A. Holoceński rozwój torfowiska Żabieniec i jego znaczenie dla paleoekologii i paleogeogafii. [w:] J. TWARDY, S. ŻUREK, J. FORYSIAK (red.), Torfowisko Żabieniec: warunki naturalne, rozwój i zapis zmian paleoekologicznych w jego osadach. Bogucki Wydawnictwo Naukowe, Poznań: 203-214.
19. FORYSIAK J., BORÓWKA R. K., PAWŁOWSKI D., PŁÓCIENNIK D., TWARDY J., ŻELAZNA-WIECZOREK, KLOSS M., ŻUREK S., 2010b. Rozwój zbiornika Żabieniec w późnym glacjale i jego znaczenie dla paleoekologii i paleogeografii. [w:] J. TWARDY, S. ŻUREK, J. FORYSIAK (red.), Torfowisko Żabieniec: warunki naturalne, rozwój i zapis zmian paleoekologicznych w jego osadach. Bogucki Wyd. Nauk., Poznań: 191-202.
20. GAŁUSZKA A., 2006. Methods of determining geochemical background in environmental studies (in Polish with English summ.). Regionalne Studia ekologiczno-krajobrazowe. Problemy Ekologii Krajobrazu 16: 507-517.
21. HAMMER O., HARPER D. A. T. and RYAN P. D., 2001. PAST: Paleontological Statistics software package for education and data analysis. Palaeontologia Electronica 4: 9.
22. KABATA-PENDIAS A., PENDIAS H., 1979. Pierwiastki śladowe w środowisku biologicznym. Wyd. Geologiczne, Warszawa: 1-300.
23. KIJEWSKI P., 1995. Występowanie metali ciężkich na obszarze środkowego Nadodrza w strefie oddziaływania przemysłu miedziowego. Fizykochemiczne Problemy Mineralurgii 29: 47-54.
24. KWIATKOWSKI A., 1971. Nieorganiczne składniki torfu. Biuletyn Torf 4, 31: 1-17.
25. LIS J., PASIECZNA A., 2001. Tło geochemiczne i anomalie w środowiskach powierzchniowych ziemi w Polsce. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Seria: Górnictwo, 48: 123-127.
26. MACIAK F., BIERNACKA E., JANKOWSKI K., 1982. Wpływ nawodnień ściekami przemysłu rolno-spożywczego na zmiany składu chemicznego gleb torfowych obiektu Mątwica-Kupiski k. Łomży. Biuletyn Torf, 75(4): 15-25.
27. MACIOSZCZYK A., 1987. Hydrogeochemia. Wyd. Geologiczne. Warszawa: 1-475.
28. MAKSIMOW A., OKRUSZKO H., 1950. Absorption and electrolysis of copper in peat soils (in Polish with English summ.). Roczniki Gleboznawcze 1: 70-92.
29. MALAWSKA M., EKONOMIUK A., WIŁKOMIRSKI B., 2006. Chemical characteristics of some peatlands in southern Poland. Journal Mires and Peat. International Mire Conservation Group 1: 1-14.
30. MATSCHULLAT J., OTTENSTEIN R., REIMANN C., 2000. Geochemical background - can we calculate it? Environmental Geology 39(9): 990-1000.
31. MICHAŁOWICZ J., DUDA W., 2001: Analiza wstępowania metali w jeziorach północno-zachodniej części zlewni rzeki Brdy w Tucholskim Parku Krajobrazowym. [w:] K. GWOŹDZIŃSKI (red.) Bory Tucholskie - zasoby i ich ochrona. Wyd. UŁ, Łódź: 165-184.
32. ŁAWACZ W., PLANTER M., STASIAK K., TATUR K., WIĘCKOWSKI K., 1978. The past, present and future of three Mazurian Lakes. Polskie Archiwum Hydrobiologii, 25: 233-238.
33. OKRUSZKO H., 1983. Zróżnicowanie warunków wodnych mokradeł w aspekcie ich melioracji, Wiadomości IMUZ, 15(1): 13-31.
34. OKUPNY D., 2013. Zmiany środowiska geograficznego w regionie łódzkim w świetle cech geochemicznych osadów wybranych torfowisk. Maszynopis rozprawy doktorskiej, Katedra Geomorfologii i Paleogeografii UŁ, Łódź: ss. 173.
35. OKUPNY D., BORÓWKA R.K., FORTUNIAK A. and TOMKOWIAK J., 2014. Skład chemiczny osadów organicznych ze stanowiska Koźmin Las. Acta Geographica Lodziensia, 102: 71-86.
36. OKUPNY D., FORTUNIAK A. and TOMKOWIAK J., 2013. Cechy denudacji w regionie łódzkim w późnym vistulianie w świetle chemicznych badań osadów torfowiskowych. Acta Geographica Lodziensia, 101: 89-99.
37. PAWŁOWSKI D., OKUPNY D., WŁODARSKI W., ZIELIŃSKI T., 2014. Spatial variability of selected physico-chemical parameters within peat deposits in small valley mire: a geostatistical approach. Geologos 20(4): 269-288.
38. REIMANN C., ARNOLDUSSEN A., BOYD R., FINNE T. E., KOLLER F., NORDGULEN O. and ENGLMAIER P., 2007. Element contents in leaves of four plant species (birch, mountain ash, fern and spruce) along antropogenic and geogenic concentration gradients. Science of Total Environment 377: 416-433.
39. ROTNICKI K., 1983. Modeling past discharges of meandering rivers. [w:] K.J. GREGORY (Ed.) Background to palaeohydrology. John Willey and Sons Ltd, Chichester: 321-354.
40. ROTNICKI K., 1991. Retrodiction of palaeodischarges of ineandering and sinuous alluvial ricwrs and its palaeohydroclimatic implications. [w:] L. STARKEL, K. J. GREGORY and J. B. THORNES (eds), Temperate Palaeohydrology. John Willey and Sons Ltd, Chichester: 431-471.
41. RYDELEK P., 2011. Origin and composition of mineral particles of selected peat deposits in Lubartowska Upland (in Polish with English summ.). Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie 11(2): 135-149.
42. SAPEK B., 1986. The copper sorption measurements as a test for estimation of the sorption capacity of organic formations (in Polish with English summ.). Roczniki Gleboznawcze 37(2-3): 343-349.
43. SHOTYK W., NESBIT W., FYE W.S., 1990: The behaviour of major and trace elements in complete vertical peat profiles from three Sphagnum bogs. International Journal of Coal Geology 15: 163-190.
44. STARKEL L., PAZDUR A., PAZDUR M. F., WICIK B., WIĘCKOWSKI K., 1998. Lake-level changes and palaeohydrological reconstructions during the Holocene. [w:] M. RALSKA-JASIEWICZOWA, T. GOSLAR, T. MADEYSKA, L. STARKEL (eds) Lake Gościąż, Central Poland. A monographic study, Part 1, Instytut Botaniki PAN, Kraków: 225-229.
45. WASYLIKOWA K., 1964. Roślinność i klimat późnego glacjału w środkowej Polsce na podstawie badań w Witowie koło Łęczycy. Biuletyn Peryglacjalny, 13: 261-417.
46. WOJCIECHOWSKI A., 2000. Zmiany paleohydrologiczne w środkowej Wielkopolsce w ciągu ostatnich 12 000 lat w świetle badań osadów jeziornych rynny kórnicko-zaniemyskiej. Wydawnictwo Naukowe UAM, seria Geografia, 63: 1-236.
47. WOSZCZYK M., SPYCHALSKI W., 2007. Factors influencing temporal changes in heavy metal contents in the deposits of Lake Sarbsko (Gardno-Łeba Coastal Plain) on the background of the basin evolution (in Polish with English summ.). Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych 31: 485-496.
48. TOBOLSKI K., 2004. Kryterium geologiczne w badaniach zbiorników akumulacji biogenicznej (Geological criteria in the studies of biogenic accumulation basins). Regionalny Monitoring Środowiska Przyrodniczego, 5: 119-126.
49. TOŁPA S., JASNOWSKI M., PAŁCZYŃSKI A., 1967. System der genetischen Klassifizierung der Torfe Mitteleuropas. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 76: 9-100.
50. ZGŁOBICKI W., 2008. Geochemiczny zapis działalności człowieka w osadach stokowych i rzecznych. Wyd. UMCS, Lublin: 1-240.
51. ŻUREK S., 1993. Palaeohydrological changes in the wetlands (in Polish with English summ.). Przegląd Geograficzny 64(1-2): 75-95.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-2011e4b0-ea0a-4ecb-a3ce-3ed04caaa87f