Badania rozmieszczenia metali ciężkich w osadach dennych zbiorników retencyjnych na terenie zlewni zurbanizowanej

• Autorzy: Wojciechowska E. , Rackiewicz A. , Nawrot N. , Matej-Łukowicz K. , Obarska-Pempkowiak H.

Warianty tytułu

EN

Investigations of Heavy Metals Distribution in Bottom Sediments from Retention Tanks in the Urbanized Watershed

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Potoki na terenach miejskich stanowią odbiornik dla kolektorów kanalizacji deszczowej oraz dla spływów powierzchniowych, które spłukują zanieczyszczenia z terenu zlewni. W zbiornikach retencyjnych budowanych na potokach m.in. w celu ochrony przed powodzią, następuje sedymentacja zawiesiny ogólnej, stanowiącej nośnik dla innych zanieczyszczeń, między innymi metali ciężkich. Źródłem metali ciężkich w zlewni miejskiej jest przede wszystkim ruch uliczny (wycieki paliw i płynów samochodowych, zużywanie się opon, klocków hamulcowych, ścieranie się nawierzchni drogowej), ale również spływy z dachów, pyły atmosferyczne itd. Ocena zawartości metali ciężkich w osadach jest istotna z punktu widzenia dalszego zagospodarowania lub unieszkodliwiania osadów okresowo usuwanych ze zbiorników. Osady denne zdeponowane w zbiornikach retencyjnych są bardzo dobrym wskaźnikiem jakości wody i ekosystemu wodnego oraz zapisem działalności antropogenicznej. W artykule przedstawiono wyniki analiz stężeń wybranych metali ciężkich (cynk, ołów, miedź, kadm) w próbkach wody oraz osadów dennych pobieranych z pięciu zbiorników retencyjnych znajdujących się na Potoku Oliwskim w okresie od kwietnia do czerwca 2016 roku. Potoki Oliwski to jeden z najdłuższych potoków na terenie Gdańska. Potok przepływa przez Dolinę Radości, Park Oliwski, Żabiankę i uchodzi bezpośrednio do Zatoki Gdańskiej w rejonie dzielnicy Jelitkowo, słynącej z popularnej plaży i kąpieliska morskiego. W próbkach wody stężenia cynku, miedzi i kadmu były na niskim poziomie, natomiast w trzech zbiornikach stwierdzono przekroczenie dopuszczalnego średniego rocznego stężenia ołowiu według Rozporządzenia Ministra Środowiska (Dz.U. 2016 poz. 1187). Stężenia metali w osadach dennych wykazały zróżnicowanie ilościowe i przestrzenne. Stężenia cynku wynosiły od 27 do 130 mg/kg s.m., miedzi od 2,3 do 89 mg/kg s.m, zaś stężenia ołowiu od 7 do 50 mg/kg s.m, w zależności od położenia zbiornika retencyjnego i charakterystyki jego zlewni. Najwyższe stężenia miedzi odnotowano w osadach pobranych ze zbiornika retencyjnego Grunwaldzka zlokalizowanego w dzielnicy Stara Oliwa, w której stosunkowo liczne są dachy wykonane z blachy miedzianej lub posiadające miedziane elementy. W celu oceny stopnia zanieczyszczenia osadów, stężenia metali w osadach porównano do wytycznych zawartych w klasyfikacjach osadów, np. klasyfikacji osadów dennych według kryteriów geochemicznych opracowanych przez Państwowy Instytut Geologiczny oraz niemieckiej klasyfikacji LAWA (Lander- Arbeitsgemeinschaft Wasser) z 1998 roku. W odniesieniu do cynku, ołowiu i kadmu stwierdzono dobrą jakość osadów. Stężenia kadmu nie przekraczały wartości tła geochemicznego według kryteriów podanych przez Państwowy Instytut Geologiczny. Natomiast stężenia miedzi w osadach dennych kształtowały się na poziomie oznaczającym umiarkowane zanieczyszczenie.

EN

Streams flowing through the urbanized areas receive surface runoff which wasches out pollutants from the watershed. At many streams the outlets of urban drainage systems are also located, contributing to the pollution discharged with the runoff directly to the streams. In retention tanks built on urban streams for flooding protection needs, sedimentation of total suspended solids takes place. Along with the suspended solid also the pollutants adsorbed on solid particle surfaces, including heavy metals, accumulate in the sediments. The main source of heavy metals is urban traffic (spills fuel and automotive fluids, tire wear, brake pads, attrition of the road surface), but metals are also washed out from the roofs surfaces, deposited with dust etc. Assessment of heavy metals concentration is important for future methods of sediments disposal. Sediments deposited in the reservoirs are a very good indicrato of water quality, aquatic ecosystem and also a proper track record of antropogenic. In the article concentrations of four heavy metals: zinc, copper, lead and cadmium was analysed in water and sediment samples collected from five retention tanks along Oliwski Stream. Oliwski Stream is one of the longests streams in gdańsk. It flows through the Valley of Joy, Oliwa Park, Zabianka and outflows directly to the Gulf of Gdańsk near the popular beach and bathing place in Jelitkowo. Concentrations of zinc, copper and cadmium in water samples were low. In case of lead the admissible mean annual concentrations were exceeded in three locations. Metals concentrations in collected sediment samples were on different levels depending on retention tank and some characteristics of its watershed. Concentrations of zinc varied from 27 to 130 mg/kg d.m., copper from 2,3 do 89 mg/kg d.m, and lead from 7 to 50 mg/kg d.m. The highest concentrations of copper were measured in the bottom sediments from retention tank Grunwaldzka situated in the district old Oliwa, whith relatively high numer of copper roofs. In order to facilitate the quality assessment, concentrations of heavy metals were compared to the geochemical criteria proposed by Polish Geological Insitute and to the German sediment classification LAWA (Lander- Arbeitsgemeinschaft Wasser) from 1998. The concentrations of zinc, lead and cadmiumwere on low level, comparing with both classifications. The concentrations of cadmium did not exceed the level of geochemical background, according to Polish Geological Insitute. In case of copper the moderate level of pollution was observed.

Słowa kluczowe

PL

klasyfikacja osadów; cynk; miedź; ołów

EN

sediment classification; zinc; copper; lead

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2017
• Tom: Tom 19
• Strony: 572--589
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Wojciechowska E.

• Politechnika Gdańska

autor

Rackiewicz A.

• Politechnika Gdańska

autor

Nawrot N.

• Politechnika Gdańska

autor

Matej-Łukowicz K.

• Politechnika Gdańska

autor

Obarska-Pempkowiak H.

• Politechnika Gdańska

Bibliografia

• 1. Bąk, Ł., Dąbek, L., Ozimina, E., & Sałata, A. (2012). Ocena jakości osadówpochodzących ze zbiornika otwartego miejskiej kanalizacji deszczowejw kontekście zagrożenia dla środowiska oraz możliwości ich zagospodarowania.W M. R. Dudzińska (Red.), Polska inżynieria środowiska: prace;[IV Kongres Inżynierii Środowiska]. Lublin, 2, 17-25.
• 2. Bojakowska, I., & Sokołowska, G. (1998). Geochemiczne klasy czystości osadówwodnych. Przegląd geologiczny, 46(1), 49-54.
• 3. Charters, F., Cochrane, T. A., & O’Sullivan, A. (2016). Predicting event-basedstormwater contaminant loads from individual urban surfaces. Zaprezentowanona 11th South Pacific Stormwater Conference, New Zealand.
• 4. Ergönül, M. B., & Altindağ, A. (2014). Heavy Metal Concentrations in theMuscle Tissues of Seven Commercial Fish Species from Sinop Coasts ofthe Black Sea. Rocznik Ochrona Środowiska, (Annual Set the EnvironmentProtection), 16(1), 34-51.
• 5. Gajewska, M., Stosik, M., Wojciechowska, E., & Obarska-Pempkowiak, H.(2013). Wplyw technologii oczyszczania ścieków na spektrum rozmiarówcząstek w odpływie. Rocznik Ochrona Środowiska, (Annual Set the EnvironmentProtection), 15(11), 1191-1206.
• 6. Gawroński, K. (2002). Zanieczyszczenie gleb metalami ciężkimi i siarką na tlestruktury funkcjonalno-przestrzennej gmin województwa małopolskiego.Rocznik Ochrona Środowiska, 4, 379-401.
• 7. Gdańsk – oficjalny portal miasta. (2017). http://www.gdansk.pl/urzad/zielonygdansk,781.html
• 8. Gőbel P., Dierkes C., Coldewey W.G. (2007). Storm water runoff concentrationmatrix for urban areas. Journal of Contaminant Hydrology, 91, 26-42.
• 9. Kasterka, B., Kasterka, B., Ganczarek, P., & Klofczyńska, D. (2010). Badaniajakości osadów dennych zbiornika Z-14 Potok Oliwski. niepublikowane.
• 10. Królikowski, A., Garbarczyk, K., Gwoździej-Mazur, J., & Butarewicz, A.(2005). Osady powstające w obiektach systemu kanalizacji deszczowej.Lublin: Polska Akademia Nauk.
• 11. Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA). (1998). Beurteilung der Wasserbeschaffenheitvon Flieβgewässern in der Bundesrepublik Deutschland –Chemische Gewässergűteklassifikation.
• 12. Matej-Łukowicz, K., & Wojciechowska, E. (2017). Ocena stężenia form azotuw zurbanizowanej zlewni na przykładzie Potoku Oliwskiego. InżynieraEkologiczna, (w druku).
• 13. Michels, H. T., Boulanger, B. B., & Nikolaidis, N. P. (2017). Copper RoofStormwater Runoff – Corrosion And The Environment. https://www. copper.org/environment/impact/NACE02225/
• 14. Murphy, L. U., Cochrane, T. A., & O’Sullivan, A. (2015). The Influence ofDifferent Pavement Surfaces on Atmospheric Copper, Lead, Zinc, andSuspended Solids Attenuation and Wash-Off. Water, Air, & Soil Pollution,226(8). https://doi.org/10.1007/s11270-015-2487-2Obarska-Pempkowiak, H., Gajewska, M., Wojciechowska, E., & Pempkowiak,J. (2015). Storm Water Treatment in TWs. W H.
• 15. Obarska-Pempkowiak, M.Gajewska, E. Wojciechowska, & J. Pempkowiak, Treatment Wetlands forEnvironmental Pollution Control (105-120). Cham: Springer InternationalPublishing. https://doi.org/10.1007/978-3-319-13794-0_6
• 16. Ociepa, E., Mrowiec, M., Deska, I., & Okoniewska, E. (2015). Pokrywa śnieżnajako ośrodek depozycji zanieczyszczeń. Rocznik Ochrona Środowiska,(Annual Set the Environment Protection), 17(1), 560-575.
• 17. Pennington, S. L., & Webster_Brown, J. G. (2008). Stormwater runoff qualityfrom copper roofing, Auckland, New Zealand. New Zealand Journal of Marine and Freshwater Research, 42(1), 99-108. https://doi.org/10.1080/00288330809509940.
• 18. Polkowska, Ż., & Namieśnik, J. (2008). Road and roof runoff waters as a sourceof pollution in a big urban agglomeration (Gdansk, Poland). EcologicalChemistry and Engineering. 15(3), 375-385.
• 19. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 21 lipca 2016 r. w sprawie sposobuklasyfikacji stanu jednolitych części wód powierzchniowych oraz środowiskowych norm jakości dla substancji priorytetowych (Dz.U. 2016 poz.1187). (2016).
• 20. Rosik-Dulewska, Cz., Głowala, K., Karwaczyńska, U., Robak, J. (2008). Elutionof Heavy Metals from Granulates Produced from Municipal SewageDeposits and Fly-Ash of Hard and Brown Coal in the Aspect of Recyclingfor Fertilization Purposes. Archives of Environmental Protection, 34(2),63-71.
• 21. Sojka, M., Siepak, M., & Gnojska, E. (2013). Ocena zawartości metali ciężkichw osadach dennych wstępnej części zbiornika retencyjnego Stare Miastona rzece Powie. Rocznik Ochrona Środowiska (Annual Set the EnvironmentProtection), 15, 1916–1928.
• 22. Suligowski, Z. (2017). Ochrona przed wodami opadowymi. Problem o znaczeniustrategicznym. Forum Eksploatatora, 1(88), 46-54.
• 23. Tobiszewski, M., Polkowska, Ż., Konieczka, P., Namieśnik, J., & others.(2010). Roofing materials as pollution emitters–concentration changes duringrunoff. Pol. J. Environ. Stud, 19(5), 1019-1028.
• 24. Wallinder, I. O., Leygraf, C., Karlén, C., Heijerick, D., & Janssen, C. R. (2001).Atmospheric corrosion of zinc-based materials: runoff rates, chemical speciationand ecotoxicity effects. Corrosion Science, 43(5), 809-816.https://doi.org/10.1016/S0010-938X(00)00136-0
• 25. Wei, Q., Zhu, G., Wu, P., Cui, L., Zhang, K., Zhou, J., Zhang, W. (2010). Distributionsof typical contaminant species in urban short-term storm runoffand their fates during rain events: A case of Xiamen City. Journal of EnvironmentalSciences, 22(4), 533-539.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).