Suspended Particulate Matter as an Indicator of Metals Pollution in Riverin System

• Autorzy: Adamiec E.

Warianty tytułu

PL

Charakterystyka zawiesiny jako wskaźnika zanieczyszczenia antropogennego metalami systemów rzecznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Content of heavy metals is strongly dependent on the composition of suspendend particulate matter (SPM). Metals contamination of the aquatic environment can be natural origin as well as is a result of human activities. SPM is an important indicator of processes occurring in the basin. Mineralogical and geochemical identification and determination of the origin of the suspension components is necessary to evaluate the role of SPM in the accumulation and transport of trace metals in Odra river. Research were carried in the Upper and the Middle Odra River and its tributaries. SPM samples were analyzed with SEM-EDS application and metals in water and SPM were determined by ICP-MS. Result of SEM-EDS shows the presence of carbonates – mainly calcite, silicates – especially quartz and feldspars as well as illit. Obtained results allowed to recognize a variety of plankton species. It should be noted that very common in SPM feldspar and quartz contain relatively low amount of metal, as opposed to clay minerals that are responsible for the pollution. In SPM samples the presence of significant quantities of anthropogenic dust were recognized. Observed metal pollution of the Odra river basin is dangerous because of their toxic nature and the threat to living organisms. Suspended matter seems to be one of the best indicator of antropogenic pollution in riverin system.

PL

Zawiesina jest ważnym wskaźnikiem procesów zachodzących w dorzeczu. Zanieczyszczenie środowiska wodnego metalami może być pochodzenia naturalnego, głównie jednak ma charakter antropogenny. Naturalnym źródłem metali w systemie rzecznym są określone formacje skalne i minerały ulegające wietrzeniu i erozji. Jakość i ilość zawiesiny jest uzależniona od ukształtowania i budowy geologicznej koryta rzecznego, wielkości dorzecza, jak również klimatu oraz okresów wegetacji. Rozpoznanie mineralogiczne i geochemiczne zawiesiny oraz określenie jej składu i genezy składników ją budujących jest niezbędne do oceny roli zawiesiny w akumulacji i transporcie metali śladowych w rzece. W tym celu przeprowadzone zostały badania SEM-EDS składu zawiesiny. Stwierdzono występowanie węglanów – głównie kalcytu oraz krzemianów i glinokrzemianów, a w szczególności kwarcu i skaleni potasowych. Uzyskane wyniki pozwoliły rozpoznać różnorodne gatunki planktonu, a w szczególności, takie jak Navicula lancelota, Stephanodiscus hantzschiin, Nitzschia acicularis oraz Cyclotella meneghiniana. W próbkach stwierdzono obecność znacznej ilości pyłów antropogennych. Dodatkowo przeprowadzono badania Ca, K i Mg. Stężenia pierwiastków wynosiły odpowiednio 71,5 mg/dm3, 8,77 mg/dm3, 18,37 mg/dm3. Równolegle autorka prowadziła szczegółłowe badania ilość zawiesiny i zawartość w niej metali. Badania wykazały znaczne zanieczyszczenia Cd, Zn i umiarkowane pozostałymi metalami ciężkimi (Pb, Ni, Cr, Fe, Cu, Mn) i As. W celu określenia mobilności przeprowadzono badania form związania metali w zawiesinie. Badania wykazały, że Cd, Zn i As stwarzają największe zagrożenie dla systemu rzeki Odry. Badania SEM-EDS oraz metali i ich form związania z wykorzystaniem ICP-MS pozwoliły na kompleksową ocenę zawiesiny jako potencjonalnego wskaźnika zanieczyszczenia antropogennego metalami systemu rzecznego.

Słowa kluczowe

EN

suspended particulate matter (SPM); heavy metals in Odra river

PL

zawiesina; metale ciężkie; Odra

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 20, nr 1
• Strony: 31--38
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., fot.

Twórcy

autor

Adamiec E.

• Department of Environmental Protection, Faculty of Geology, Geophysics and Environmental Protection, AGH University of Science and Technology in Krakow, al. A. Mickiewicza 30, 30–059 Kraków, Poland, phone: [phone]

Bibliografia

• [1] Babrowski M, von Tuempling W, jr. Friese K. Behavior of suspended particulate matter (SPM) and selected trace metals during the 2002 summer flood in the River Elbe (Germany) at Magdeburg monitoring station. Hydr Earth Sys Sc. 2004;8(2):135-150.
• [2] Degens ET, Kempe S, Richey JE. Biogeochemistry of major world rivers. New York: Wiley; 1999;356. DOI: 10.1002/aqc.3270010209.
• [3] Martin JM, Meybeck M. Marine Chem. 1979;7:173-206. DOI: 10.1016/0304-4203(79)90039-2.
• [4] Xuyin Y, Jizhou L, Changping M, Junfeng J, Zhongfang Y. Int J Geosc. 2012;3:81-92. DOI: 10.4236/ijg.2012.31010.
• [5] Zwolsman JJG, Van Eck GTM. Marine Chem. 1999;66:91-111. DOI: 10.1016/S0304-4203(99)00026-2
• [6] Turekian KK, Wedephol KH. Bull Geol Soc Amer. 1961;72:175-184.DOI:10.1130/0016-7606(1961)72[175:DOTEIS]2.0.CO;2.
• [7] Jedwab J. Earth Planet Scientific Letters. 1980;49:551-564. DOI: 10.1016/0012-821X(80)90095-3.
• [8] Jedwab J. Geophys Monography. 1991;63:399-418. DOI: 10.1029/GM063.
• [9] Van Malderen H, Hoornaert S, Van Griken RR. Environ Sci Technol. 1996;30:489-498. DOI: 10.1021/es00035a013.
• [10] Jambers W, Dekov V, Van Griken RR. Marine Chem. 1999;67:17-32. DOI: 10.1016/S0304-4203(99)00046-8.
• [11] Helios-Rybicka E. Geochem Approaches to Environ Eng Metals. 1996;47-53. DOI:10.1144/GSL.SP.1996.113.01.14.
• [12] Helios-Rybicka E. Appl Geochem. 1996;11:3-9. DOI:10.1016/0883-2927(95)00083-6.
• [13] Helios-Rybicka E. Environmental impact of mining and smelting industries in Poland. In: Environmental Geochemistry and Health. Apelton JG, Fuge R, McCall GJH, editors. Geol Soc Sp Publ. 1996;13:183-193 DOI: 10.1144/GSL.SP.1996.113.01.14.
• [14] Aleksander-Kwaterczak U, Helios-Rybicka E. J Soils Sediments. 2009;9:13-22. DOI:10.1007/s11368-008-0051-z.
• [15] Helios-Rybicka E, Wilson MJ, McHardy WJ. J Environ Sci Health A. 1994;29(3):531-546. DOI:10.1080/10934529409376053.
• [16] Siepak J. Analiza specjacyjna metali w próbkach wód i osadów dennych. Poznań: Uniwersytet A. Mickiewicza; 1998.
• [17] Campbell P, Tessier A. Metal Speciation in Natural Waters: Influence of Environmental Acidification. Washington: American Chemical Society; 1987; 185-205. DOI: 10.1021/ba-1987-0216.ch007
• [18] Förstner U, Salomons W. Trace elements speciation in surface waters and its Ecological Implications. Burlington Canada: National Water Research Institute; 1983:245-273.
• [19] Adamiec E. Rola zawiesiny w zanieczyszczeniu metalami oeladowymi rzeki Odry. Kraków: Uczelniane Wydawnictwo Naukowo-Dydaktyczne AGH; 2004.
• [20] Adamiec E, Helios-Rybicka E. Heavy metals distribution in water of the upper and middle Odra river in period 1998–2000. Polish J Environ Stud. 2002;11(6):669-673.
• [21] Salomons W, Förstner U. Metals in the Hydrocycle. Berlin: Springer-Verlag; 1984. DOI: 10.1002/aheh.19850130225.
• [22] Calmano W. Schwermetallen in kontaminierten Feststoffen. Köln: Verlag TÜV, Rheinland, GmbH; 1989:51-54.
• [23] Henning KH, Damke H, Kasbohm J, Puff T, Breitenbach E, Theel O, Kiessling A. The state of suspended particulate matter in the Odra River system – Final Raport. Greifswald: University of Greifswald; 2001: 21-22, 30-31.
• [24] Adamiec E, Helios-Rybicka E. Assessment of total and mobile heavy metals content in the suspended matter and sediments of the Odra river system recommendations for river chemical monitoring. Polish J Environ Stud. 2002;11(6):675-688.