Skład chemiczny osadów bagiennych z doliny Rawki (torfowisko Kopanicha, Równina Łowicko-Błońska)

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

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Skład chemiczny osadów bagiennych z doliny Rawki (torfowisko Kopanicha, Równina Łowicko-Błońska)

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 Rawka river valley (Kopanicha peatland, Łowicz-Błonie Plain)

Języki publikacji

Abstrakty

Analizę geochemiczną przeprowadzono dla osadów organicznych z torfowiska Kopanicha w dolinie środkowej Rawki. Z profilu Kop-1, zlokalizowanego w centralnej części mokradła, pobrano do analiz geochemicznych 59 próbek osadów (do głębokości 3,1 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 siedem 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, pozwalającymi na rekonstrukcję warunków akumulacji analizowanych osadów. W toku analizy składowych głównych zidentyfikowano 10 głównych czynników, z których wybrano trzy pierwsze – PC 1, PC 2 i PC 3, wyjaśniające łącznie 78,98% wariancji. Do głównych czynników kształtujących skład chemiczny holoceńskich osadów organicznych w dolinie Rawki zaliczono sorpcję metali przez materię organiczną i uwodnione tlenki żelaza, zmienność akumulacji minerałów ilastych w środowisku sedymentacyjnym, warunki oksydacyjno-redukcyjne oraz działalność człowieka.

Kopanicha peatland is located in western part of the Rawka river valley, near Skierniewice. In order to reconstruct the main stages of sedimentation of organic deposits, taken from the central part of the Kopanicha peatlands, used stratigraphic variability of concentration marked lithogeochemistry elements (organic matter, mineral matter, macro- and microelements) and erosion index (Na+Mg+K/Ca), eutrophication index (Fe/Ca), type and rate of denudation in the catchment index (Na/K, Ca/Mg) and redox index (Cu/Zn, Fe/Mn). Peat development in the oxbow lake complex occurred at the beginning of the Atlantic period, and peat growth lasted until the modern times, but with clear interruptions in the Atlantic and Subatlantic (Forysiak 2012). As a result of the hierarchical cluster analysis seven geochemical zones (Kop1/I-VII ) were selected. These zones differ significantly of chemical composition. The main component of studied sediment is organic matter (84.6–95.5%), which indicates the relative changes in the primary of biological production in wetlands. The average content of the tested components have the low differentiation between all geochemical levels, constitute a record of stable environmental conditions (mainly hydrological and geomorphological). Sediments of geochemical level Kop-1/I are characterized by the high content of mineral matter and higher rates of mechanical denudation and erosion rate of the catchment. Geochemical levels Kop-1/II and Kop-1/III provide the record of sedentation autochtonous rock-forming matter of autogenic origin (increase content of organic matter to 95.5% and associated change of mechanical denudation and redox conditions (decrease of lithogenic elements and Fe/Mn ratio). Geochemical levels Kop1/IV represents the phase of alder swamp peat layer deposition in reduced conditions (increased Fe/Mn ratio to 80.8) and increased chemical denudation (Ca/Mg ratio ranges from 32.6 to 69.2). Geochemical level Kop-1/V records sedentation of autochtonous rock-forming matter of autogenic origin (organic matter ranges from 90.2% to 91.6%) and associated change of mechanical denudation (first increase catchment erosion indicator to 0.88 and then decrease to 0.78) and redox conditions (first increase conditions of oxidation-reduction indicator to 96.4 then decrease to 62.8). Their sedimentation took place both in stagnant ground waters, as well as during periodic floods. Geochemical level Kop-1/VI represents of peat layer, which sedentation occurred in periodic of drying bed. The content of organic matter decreased to about 90% and Fe/Mn ratio decreased to 39, indicates the change of reduced into oxidized conditions. Geochemical level Kop-1/VII is the record change type of sedentation of peat on muck, as is also indicated by abrupt decrease of organic matter (from 93.7 to 88.8%), decrease of Fe/Mn ratio (to 26.7) and increase in catchment erosion indicator (from 0.6 to 0.74). The most important factors (distinguished on the basis of principal components analysis) that affect the chemical composition of sediments from the site Kopanicha are: sorption of organic deposits, oxygenation changes in sedimentary environment, which are mainly due to the flooding of the Rawka river valley and human activity.

Słowa kluczowe

osady torfowe mokradło torfotwórcze dolina rzeczna geochemia środkowa Polska

Wydawca

Polska Akademia Umiejętności

Czasopismo

Folia Quaternaria

Rocznik

2015

Tom

nr 83

Strony

25--44

Opis fizyczny

Bibliogr. 50 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. Bałaga K., Szeroczyńska K., Taras H., Magierski J., 2002. Natural and anthropogenic conditioning of the development of Lake Perespilno (Lublin Polesie) in the Holocene. Limnological Review 2: 15–27.
2. Bojakowska I., Lech D., 2008. Zróżnicowanie zawartości pierwiastków śladowych w torfach występujących na obszarze Polski. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Seria Górnictwo 285: 31–41.
3. Borowiec J., Urban D., Mikosz A.I., 2007. Zmienność geochemiczna siedlisk łąkowych doliny Bugu w rejonie Dubienki. Annales Universitatis Mariae Curie-Skłodowska, Lublin-Polonia, LXII , 2, Sectio E: 205–216.
4. 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 Mickiewica w Poznaniu, Seria Geografia 54: 1–177.
5. Borówka R.K., 2001. Stratygraficzna zmienność składu chemicznego osadów wypełniających Zalew Szczeciński i jezioro Dąbie. [w:] W. Florek (red.) Geologia i Geomorfologia Pobrzeża i Południowego Bałtyku 4: 9–24.
6. Borówka R.K., 2007. Geochemiczne badania osadów jeziornych strefy umiarkowanej. Studia Limnologica et Telmatologica 1(1): 33–42.
7. Borówka R.K., Forysiak J., Bieniek B., Kloss M., Obremska M., Pawłowski D., Kulikowskiy M., Witkowski A., Kierzek A., Żurek S., 2011. Zapis zmian warunków środowiskowych w dolinie dolnej Widawki na podstawie analizy utworów biogenicznych torfowiska Korzeń. Warsz. Nauk. “Torfowiska w krajobrazie przekształconym”, Przew. Sesji teren. “Torfowiska dorzecza Widawki. Wybrane problem I przykłady”. Łódź-Bełchatów: 75–92.
8. Brännvall M.-L., Binder R., Emteryd O., Renberg I., 2001. Four thousand years of atmospheric lead pollution in northern Europe: a summary from Swedish lake sediments. Journal of Paleolimnology 25: 421–435.
9. Domińczak P. and Okupny D., 2010. Spatial variability of selected physicochemical properties of biogenic sediments in the Kopanicha peatland near Skierniewice (in Polish with English summ.). Prace Geograficzne IG iGP 123: 99–110.
10. 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.
11. Forysiak J., Obremska M., Twardy J., 2011. Records on antropogenic environmental changes in small river valleys in the vicinity of Łowicz (Central Poland): their significance for the reconstructions of Late Holocene settlement tendancies. Bull. Geogr. – Physical Geogr. Series 4: 7–20.
12. 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.
13. Hammer Ø., Harper D.A.T., Ryan P.D., 2001. PAST : Paleontological Statistics software package for education and data analysis. Palaeontologia Electronica 4: 9.
14. Kabata-Pendias A., Pendias H., 1993. Biogeochemia pierwiastków śladowych. Wydawnictwo Naukowe PWN , Warszawa: 1–364.
15. Kalicki T., 2006. Reflection of climatic changes and human activity and their role in the Holocene evolution of Central European valleys (in Polish with English summ.). Prace Geograficzne IG iPZ PAN 204: 1–348
16. Kalisz B., Łachacz A., 2009. Content of nutrients, heavy metals and exchangeable cations in riverine organic soils. Polish Journal of Soil Science XLII , 1: 43–52.
17. Kobojek E., 2013. The influence of beaver activity on local fluvial processses in selected rivers on the Łowicz -Błonie Plain (in Polish with English summ.). Acta Universitatis Lodziensis, Folia Geographica Physica 12: 17–32.
18. Kondracki J., 2000: Geografia regionalna Polski. PWN , Warszawa: 1–440.
19. Kozakiewicz A., 1952. Charakterystyka substancji organicznej gleb torfowych i torfów torfowisk dolinowych. Roczniki Gleboznawcze, Warszawa, 11: 73–100.
20. Küttner A., Mighall T.M., De Vleeschouwer F., Mauquoy D., Martínez Cortizas A., Foster I.D.L., Krupp E., 2014. A 3300-year atmospheric metal contamination record from Raeburn Flow raised bog, south west Scotland. Journal of Archeological Science 44: 1–11.
21. Kwiatkowski A., 1971. Nieorganiczne składniki torfu. Biuletyn Torf 4, 31: 1–17.
22. Maksimow A., 1962. Zawartość magnezu ogółem w torfach niskich. Roczniki Gleboznawcze 12: 183–193.
23. Maksimow A., Okruszko H., 1950. Sorbcja i elektrodializa miedzi w torfach. Roczniki Gleboznawcze 1: 70–92.
24. 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.
25. Okruszko H., 1964. Czynniki hydrologiczne jako podstawa podziału torfowisk. Wiadomości Instytutu Melioracji i Użytków Zielonych 4: 147–164.
26. Okruszko H., 1979. Mokradła i ich klasyfikacja w Polsce. Biuletyn Torf 2, 61: 49–58.
27. Okupny D., Fortuniak A., Tomkowiak J., 2013. Pionowa zmienność składu chemicznego osadów biogenicznych torfowiska Podwódka (Kotlina Szczercowska). [w:] R.K. Borówka, A. Cedro, I. Kavetskyy (red.) Współczesne problemy badań geograficznych. Uniwersytet Szczeciński: 83–92.
28. Okupny D., Żurek S., Forysiak J., 2014. Spatial pat tern of mire distribution of the Lodz region (in Polish with English summ.). Studia Limnologica et Telmatologica 8(2), 81–91.
29. Oświt J., Żurek S., Liwski S., 1980. Stosunki glebowe doliny Śliny na tle warunków wodnych. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych 234: 159–195.
30. Pawłowski D., Kloss M., Obremska M., Szymanowski M., Żurek S., 2012. Evolution of small valley mire in central Poland as a result of hydroclimatic oscillations. Geochronometria 39(2): 133–148.
31. Pawłowski D., Milecka K., Kittel P., Woszczyk M., Spychalski W., 2015. Palaeoecological record of natural changes and human impact in a small river valley in Central Poland. Quaternary International 370: 12–28.
32. Polvi L. E., Wohl E., 2012. The beaver meadow complex revisites – the role of beavers in post-glacial floodplain development. Earth Surf. Process. Landforms 37: 332–346.
33. Polański A., Smulikowski K., 1969. Geochemia. Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa: 1–663.
34. Pratte S., Mucci A., Garneau M., 2013. Historical records of atmospheric metal deposition along the St. Lawrence Valley (eastern Canada) based on peat bog cores. Atmospheric Environment 70: 831–840.
35. Rosell F., Bozsér O., Collen P., Parker H. 2005. Ecological impact of beavers Castor fiber and Castor canadensis and their ability to modify ecosystems. Mammal Review 35(3): 248–276.
36. Rotnicki K., 1983. Modeling past discharges of meandering rivers. [w]: K.J. Gregory (red.) Background to palaeohydrology. John Willey and Sons Ltd, Chichester: 321–354.
37. Rotnicki K., 1991. Retrodiction of palaeodischarges of meandering and sinuous alluvial ricwrs and its palaeohydroclimatic implications. [w]: L. Stark el, K.J. Gregory and J.B. Thornes (red.), Temperate Palaeohydrology. John Willey and Sons Ltd, Chichester: 431–471.
38. Rotnicki K., Młynarczyk Z., 1989. Late Vistulian and Holocene channel forms and deposits on the middle Prosna river and their palaeohydrological interpretation (in Polish with English summ.). Wydawnictwo Naukowe Uniwersytetu im. Adama Mickiewica w Poznaniu, Seria Geografia 43: 1–76.
39. Rotnicki K., Rotnicka J., Młynarczyk Z., 1989: Quantitative palaeohydrology in the analysis of valley floor development and its significance for palaeoclimatic research (in Polish with English summ.). Przegląd Geograficzny 61(4): 457–482.
40. Rydelek P., 2005. Genetyczne uwarunkowania przestrzennej zmienności zawartości węgla organicznego i siarki w obrębie torfowiska w dolinie rzeki Kurówki. Przegląd Geologiczny 53(8): 673–676.
41. Rydelek P., 2011a. Geneza i skład części mineralnych wybranych złóż torfów niskich Wysoczyzny Lubartowskiej. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie 11(2): 135–149.
42. Rydelek P., 2011b. Torfowiska niskie Wysoczyzny Lubartowskiej jak potencjalne naturalne bariery geologiczne. Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego 446: 407–416.
43. Rydelek P., 2013. Origin and composition of mineral constituents of fen peats from Eastern Poland. Journal of Plant Nutrition 36: 911–928.
44. Sapek B., 1986. Pomiar sorpcji miedzi jako test oceny pojemności sorpcyjnej utworów organicznych. Roczniki Gleboznawcze 37(2–3): 343–349.
45. 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.
46. Shotyk W., Weiss D.J., Kramers J.D., Frei R., Cheburk in A.K., Gloor M., Reese S., 2001. Geochemistry of the peat bog at Etang de la Gruère, Jura Mountains, Switzerland, and its record of atmospheric Pb and litogenic trace elements (Si, Ti, Y, Zr, Hf and REE ) since 12370 14C yr BP . Geochim. Cosmochim. Acta 65: 2337–2360.
47. Urban D., Michalska R., 2000. Zawartość pierwiastków śladowych w glebach i roślinności łąkowej wybranych obiektów torfowiskowych Poleskiego Parku Narodowego. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 471(2): 835–840.
48. Wojciechowski A., 2000. Zmiany paleohydrologiczne w środkowej Wielkopolsce w ciągu ostatnich 12 000 lat w świetle badań osadów jeziornych rynny kórnicko-zaniemyskiej. Wyd. Naukowe UAM , seria Geografia 63: 1–236.
49. Żurek S., 1990. Związek procesu zatorfienia z elementami środowiska przyrodniczego wschodniej Polski. Roczniki Nauk Rolniczych, seria D, Monografie 220: 1–175.
50. Żurek S., 1993. Zmiany paleohydrologiczne w mokradłach. Przegląd Geograficzny, LXIV, 1–2: 75–95.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-4120d09f-06cb-4885-8e01-32a2519a4006