Content of heavy metal compounds in bottom sediments of the Suchedniow water reservoir

• Autorzy: Bąk Ł. , Górski J. , Rabajczyk A.

Identyfikatory

DOI

10.2428/ecea.2013.20(07)069

Warianty tytułu

PL

Zawartość związków metali ciężkich w osadach dennych zbiornika Suchedniów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Water reservoirs become silted at various intensity levels. Within the reservoir bowls, both allochtonic (built up outside the sedimentation area) and autochtonic (built up in the sedimentation area) matter is accumulated. As a result, reservoirs need desilting after a while. Then a problem arises how to manage the sludge removed from the reservoir bottom. The chemical properties of the bottom sludge, and particularly the content of heavy metals, decide whether it will be possible to use the sludge, and in what way. The chemical properties of the bottom sludge depend, to a far extent, on the character of the reservoir basin, the level of its urbanisation, and also on the climatic conditions. The paper presents the results of investigations into the content of heavy metals in the bottom sediments in the Suchedniow water reservoir. This water body is characterised by small mean depth of 1.05 m and mean annual flow across the dam profile of 0.63 m3 s–1. Forests dominate in the reservoir basin covering 45 % of its area, arable land constitutes 18 %, and the percentage of built-up area does not exceed 5 %. In recent years (2009–2011), the water reservoir has become much silted because of storing large soil masses near the local watercourses during the construction of S7 expressway. The amount of stored soil is estimated at 7.8 thousand m3. For investigations, nine bottom sediments samples were collected, in which the content of the following heavy metals: Pb, Cr, Cd, Cu, Ni, Zn, Fe, and Mn was determined. Quasi-undisturbed sludge was taken into transparent cylinders with Eijkelkamp sampler, which made it possible to conduct analysis in sediment layers 20 cm in height. In order to evaluate the sediment pollution with heavy metals, the geoaccumulation index, the pollution coefficient and level were calculated. On the basis of admissible soil chemical pollution tables, the possibility of the sludge use in agriculture after extracting it from the reservoir bowl was assessed.

PL

Zbiorniki wodne ulegają zamuleniu z różną intensywnością. W obrębie ich czasz akumulowany jest materiał alochtoniczny (powstały poza obszarem sedymentacji) jak również autochtoniczny (utworzony w miejscu sedymentacji). W związku z powyższym po pewnym czasie wymagają one odmulenia. Powstaje wówczas problem zagospodarowania osadów wydobytych z dna zbiornika. Możliwość i sposób wykorzystania osadów dennych zależy od ich cech chemicznych, a zwłaszcza od zawartości metali ciężkich. Właściwości chemiczne osadów zależą w dużej mierze od charakteru zlewni zbiornika, stopnia jej zurbanizowania, jak również warunków klimatycznych. W pracy przedstawiono wyniki badań zawartości metali ciężkich w osadach dennych zbiornika Suchedniów. Akwen ten charakteryzuje się niewielką głębokością średnią, wynoszącą 1,05 m oraz średnim rocznym przepływem w profilu zapory równym 0,63 m3 s–1. Na obszarze zlewni dominują lasy – 45 % powierzchni zlewni, pola orne – 18 %, a udział 768 Łukasz Bąk et al terenów zabudowanych nie przekracza 5 %. W ostatnim okresie (2009–2011), na skutek składowania w pobliżu lokalnych cieków mas ziemnych, powstałych podczas budowy trasy ekspresowej S-7, doszło do jego intensywnego zamulenia, a ilość odłożonego materiału oszacowano na około 7,8 tys. m3. Do badań pobrano 9 próbek osadów, w których oznaczono zawartość następujących metali ciężkich: Pb, Cr, Cd, Cu, Ni, Zn, Fe, Mn. Osad pobrano w stanie quasi-nienaruszonym, do przezroczystych cylindrów, za pomocą próbopobieraka „Eijkelkamp”, co umożliwiło wykonanie analiz w warstewkach osadu o wysokości 20 cm. W celu oceny stanu zanieczyszczeń osadów metalami ciężkimi obliczono indeks geoakumulacji, współczynnik oraz stopień ich zanieczyszczenia. Określono także (na podstawie tabel dopuszczalnego, chemicznego zanieczyszczenia gleb) możliwość rolniczego wykorzystania osadów po ich wydobyciu z misy zbiornika.

Słowa kluczowe

EN

reservoir; reservoir basin; bottom sediments; heavy metals

PL

zbiornik; zlewnia; osady denne; metale ciężkie

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 20, nr 7-8
• Strony: 757--769
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bąk Ł.

• Faculty of Environmental Engineering, Geomatics and Power Engineering, Kielce University of Technology, al. 1000-lecia Pañstwa Polskiego 7, 25–314 Kielce, Poland, phone: [phone]

autor

Górski J.

• Faculty of Environmental Engineering, Geomatics and Power Engineering, Kielce University of Technology, al. 1000-lecia Pañstwa Polskiego 7, 25–314 Kielce, Poland, phone: [phone]

autor

Rabajczyk A.

• Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Jan Kochanowski University in Kielce, ul. OEwiêtokrzyska 15, 25–406 Kielce, Poland, phone: [phone]

Bibliografia

• [1] Gałka B, Wiatkowski M. Ochr Środow i Zasob Natur. 2010;42:225-232.
• [2] Kajak Z. Hydrobiologia – limnologia. Ekosystemy wód śródlądowych. Warszawa: PWN; 2001.
• [3] Gomółka E, Szaynok A. Chemia wody i powietrza. Wrocław: Politechnika Wrocławska; 1986.
• [4] Królikowski A, Garbarczyk K, Gwoździej-Mazur J, Butarewicz A. Osady powstające w obiektach kanalizacji deszczowej. Monografia 35. Lublin: PAN; 2005.
• [5] Sawicka-Siarkiewicz H. Jakość wód i ścieków opadowych z elementarnych zlewni o różnym zagospodarowaniu. Ochrona jakości i zasobów wód (materiały konferencyjne). Zakopane-Kościelisko: PZITS; 2003.
• [6] Rossa L, Sikorski M. Ochr Środow. 2006;2:47-52.
• [7] Bąk Ł, Górski J, Górska K, Szeląg B. Ochr Środow. 2012;34(2):49-52.
• [8] Królikowski A, Garbarczyk K, Gwoździej-Mazur J. Metale ciężkie w osadach z wpustów ulicznych. Monografia 33. Lublin: PAN; 2005.
• [9] Pasternak K, Gliński J. Acta Hydrobiol. 1972;14(3):225-255.
• [10] Bojakowska I, Gliwach T, Sokołowska G, Strzelecki R, Wołkowisz S. Przegl Geol. 2000;49(9):831-836.
• [11] Kwapuliński J. Acta Hydrobiol. 1973;15:215-225.
• [12] Kwapuliński J, Wierchuła D, Sarosiek J. Acta Hydrobiol. 1990;32:131-137.
• [13] Gałka B, Wiatkowski M. Woda, Środowisko, Obszary Wiejskie. 2010;10,4(32):53-63.
• [14] Rabajczyk A, Jóźwiak MA, Jóźwiak M, Kozłowski R. Polish J Environ Stud. 2011;20(4):919-924.
• [15] Michalec B. Qualitative and Quantitative Assessment of Sediments Pollution with Heavy Metals of Small Water Reservoirs. In: Soil Health and Land Use Management. Hernandez-Soriano MC, editor. Croatia: InTech; 2012.
• [16] Baran A, Tarnawski M, Kaczmarski M. Chemistry. 2011;8(1-Ch):3-11.
• [17] Kostecki M, Domurad A, Kowalski E, Kozłowski J. Arch Environ Protect. 1998;24(2):73-82.
• [18] Jancewicz A, Doilido J, Dymitriuk U, Tomczuk U. Gaz, Woda i Technika Sanitarna. 2012;1:28-33.
• [19] Ulrich KU, Paul L, Hupfer M. Wasser Boden. 2000;52:27-32.
• [20] Schintu M, Kudo A, Sarritzu G, Contu A. Heavy metal distribution and mobilization in sediments from a drinking water reservoir near a mining area. Water, Air and Soil Pollution. 1991;57-58(1):329-338.
• [21] Xian-Chen S, Miao-Song Y, Hui-Hua F. Heavy metals in the water and sediments of Guan-Ting reservoir. In: Sediment and Stream Water Quality in a Changing Environment. Trends and Explanation. Proceedings of the Vienna Symposium. Vienna: IAHS Publ; 1991.
• [22] Bąk Ł, Górski J, Szeląg B. Acta Scientiarum Polonorum. Formatio Circumiectus. 2012;11(1):23-36.
• [23] Dąbkowski SL, Bąk Ł, Górski J, Szeląg B. Operat wodnoprawny dla uzyskania pozwolenia wodno prawnego na piętrzenie wody i utrzymanie zbiornika wodnego “Suchedniów” na rzece Kamionka w powiecie skarżyskim woj. świętokrzyskie. (Water Allocation Study for Water Law Act -Required Permit to Lift Water and Maintain Suchedniów Reservoir on the river Kamionka, in the Skarżysko County, Świętokrzyskie Province). Maszynopis. Kielce: 2010.
• [24] Atlas hydrologiczny Polski. Vol 1. Stachy J, editor. Warszawa: Wyd Geologiczne; 1987.
• [25] Diatta JB, Grzebisz W, Apolinarska K. EJPAU. Environmental Development. 2003;6(2):1-9.
• [26] Müller G. Umschau. 1979;79:778-783.
• [27] Hĺkanson L. Water Res. 1980;14:975-1001. DOI: 10.1016/0043-1354(80)90143-8.
• [28] Bojakowska I. Przegl Geol. 2001;49:213-218.
• [29] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 9 września 2002 roku w sprawie standardów jakości gleby oraz standardów jakości ziemi. DzU 2002, Nr 165, poz 1359. (Regulation of the Minister of Environment of 9th Sept 2002 on Soil Quality Standards and Land Quality Standards. Journal of Law No 165, item 1359).
• [30] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 16 kwietnia 2002 roku w sprawie rodzajów oraz stężeń substancji, które powodują, że urobek jest zanieczyszczony. DzU 2002, Nr 55, poz 498. (Regulation of the Minister of Environment of 16th April 2002 on Types and Concentrations of Substances that Make the Yield Polluted. Journal of Law No 55, item 498).