Impact of Bottom Sediments on Assimilability of Copper and Zinc in Light Soil

• Autorzy: Kaczmarski M. , Jasiewicz C.

Identyfikatory

DOI

10.2428/ecea.2013.20(10)108

Warianty tytułu

PL

Wpływ osadów dennych na przyswajalność miedzi i cynku w glebie lekkiej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the research was to evaluate an effect of bottom sediment addition on the content of soluble forms of copper and zinc in light soil as well as to evaluate the bioaccumulation of these elements by energetic plants, ie Miscanthus giganteus and Sida hermaphrodita. In order to reach the research goal, a field experiment was set up in autumn 2010 in Lipie near Rzeszow using the method of random blocks. The experimental design included 3 doses of the bottom sediment added to soil and a control treatment without sediment supplement. Doses of the bottom sediment were calculated based on soil hydrolytic acidity and the content of calcium carbonate in the sediment. The bottom sediment used in the experiment was taken from the Rzeszow Reservoir and was characterized by alkaline reaction and silt texture. Moreover, it showed an 8-times greater content of soluble forms of copper and zinc in comparison to the experimental soil. The soil of experimental field had granulometric composition of weakly clayey sand with very acid reaction (pHKCl = 4.53), as well as low content of soluble and bioavailable forms of copper and zinc. Miscanthus giganteus and Sida hermaphrodita were chosen for test plants. In autumn 2011 and 2012, soil samples were collected from the experimental plots. In those samples, the contents of copper and zinc soluble forms extracted with 1 mol HCl • dm^–3 were determined according to Rinkis method. The content of copper and zinc in soil samples and the above-ground parts of plant was determined using inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP-AES). On the basis of the obtained results, the bioaccumulation factor [BF] of both metals in the above-ground plant biomass was calculated. The obtained results were elaborated statistically using a one-way analysis of variance and Tukey’s test at a significance level of α = 0.01. The addition of the bottom sediments to the light soil caused a change its reaction in all the experimental treatments in relation to the control treatment. The applied doses of bottom sediments did not cause exceeding the permissible concentrations of copper and zinc in the examined soil. The content of available for plants soluble forms of copper and zinc in light soil under Miscanthus giganteus and Sida hermaphrodita cultivation increased as consequence of rising bottom sediment doses introduced to the substratum. The addition of the bottom sediments to the soil resulted in a decrease of values of the bioaccumulation factor of copper and zinc in selected energetic plants.

PL

Celem badań była ocena wpływu dodatku osadu dennego na zawartość rozpuszczalnych form miedzi i cynku w glebie lekkiej oraz ocena bioakumulacji tych pierwiastków przez rośliny energetyczne, tj. Miscanthus giganteus i Sida hermaphrodita. Dla realizacji tego celu badań założono doświadczenie polowe jesienią 2010 r., w miejscowości Lipie koło Rzeszowa, metodą losowanych bloków. Schemat doświadczenia obejmował 3 dawki osadu dennego stosowanego do gleby oraz obiekt kontrolny bez dodatku osadu. Dawki osadu obliczono na podstawie wartości kwasowości hydrolitycznej gleby oraz zawartości węglanu wapnia w osadzie. Wykorzystany w doświadczeniu osad denny pobrany ze Zbiornika Rzeszowskiego miał odczyn alkaliczny oraz skład granulometryczny pyłu. Ponadto wykazywał 8-krotnie większą zawartość rozpuszczalnych form miedzi i cynku, w porównaniu z glebą użytą w doświadczeniu. Doświadczenie założono na glebie o składzie granulometrycznym piasku słabo gliniastego, o odczynie bardzo kwaśnym (pHKCl = 4,53) oraz niskiej zawartości przyswajalnych form miedzi i cynku. Jako rośliny testowe wybrano miskant olbrzymi i ślazowiec pensylwański. Z poletek doświadczalnych jesienią 2011 i 2012 r. pobrano próbki glebowe, w których oznaczono zawartość rozpuszczalnych form miedzi i cynku ekstrahowanych 1 mol HCl • dm^–3 według metody Rinkisa. Zawartość miedzi i cynku w glebie oraz częściach nadziemnych roślin oznaczono metodą atomowej spektometrii emisyjnej opartej na palniku indukcyjnie wzbudzonej plazmy (ISP-AES). Na podstawie uzyskanych wyników obliczono współczynniki bioakumulacji [WB] w nadziemnej biomasie roślin. Uzyskane wyniki opracowano statystycznie stosując jednoczynnikową analizę wariancji i test Tukeya przy poziomie istotności α = 0,01. Dodatek osadu dennego do gleby lekkiej spowodował zmianę odczynu gleby we wszystkich obiektach doświadczalnych w stosunku do obiektu kontrolnego. Analiza wykazała zwiększenie zawartości dostępnych dla roślin rozpuszczalnych form miedzi i cynku w glebie pod uprawą obydwu roślin testowych na skutek wprowadzenia do niej wzrastających dawek osadu dennego. Zastosowane dawki osadu dennego nie spowodowa ły przekroczenia dopuszczalnych zawartości miedzi i cynku w badanej glebie. Dodatek osadu dennego do gleby skutkował zmniejszeniem wartości współczynnika bioakumulacji miedzi i cynku w wybranych roślinach energetycznych.

Słowa kluczowe

EN

bottom sediments; copper; zinc; soluble forms; bioaccumulation factor

PL

osady denne; miedź; cynk; formy rozpuszczalne; współczynnik bioakumulacji

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 20, nr 10
• Strony: 1185--1193
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., tab.

Twórcy

autor

Kaczmarski M.

• Department of Agricultural and Environmental Chemistry, University of Agriculture, al. A. Mickiewicza 21, 31–120 Kraków, Poland, phone: [phone], fax: [phone]
• Institute of Agriculture, State Higher Vocational School in Sanok, ul. Mickiewicza 21, 38–500 Sanok, Poland, phone: [phone].

autor

Jasiewicz C.

• Department of Agricultural and Environmental Chemistry, University of Agriculture, al. A. Mickiewicza 21, 31–120 Kraków, Poland, phone: [phone], fax: [phone]

Bibliografia

• [1] Bojakowska AI, Sokołowska G. Geochemiczne klasy czystości osadów wodnych. Przegl Geolog. 1998;46(1):49-54.
• [2] Bojakowska AI. Kryteria zanieczyszczenia osadów wodnych. Przegl Geolog. 2001;49(3):213-218.
• [3] Fonseca RM, Barriga F, Fyfe WS. Reversing desertification by using same reservoir sediments as agriculture soils. Episodes. 1998;21(4):218-224.
• [4] Madeyski M. Zamulanie stawów rybnych. Wiad Melior Łąkar. 2000;3:121-122.
• [5] Popenda A, Malina G, Siedlicka E. Składowanie jako metoda unieszkodliwienia osadów dennych zanieczyszczonych metalami ciężkimi. Ochr środ Zasob Natural. 2007;32:246-252.
• [6] Fonseca RM, Barriga F, Fyfe WS. Dam Reservoir Sediment as Fertilizers and Artificial Soils. Case Studies from Portugal and Brazil. Proc Intern Symp of the Kanazawa University 21st-Century COE Program. 2003;1:55-62.
• [7] Pelczar J, Loska K, Maleniu E. Wpływ nawożenia osadem dennym na aktywność enzymatyczną zwałowiska odpadów węgla kamiennego. Arch Ochr środow. 1998;23(3):93-101.
• [8] Wiśniowska-Kielian B, Niemiec M. Effect of bottom sediment addition to the substratum on the quality of produced maize biomass. Ecol Chem Eng. 2007;14(5-6):581-589.
• [9] Wiśniowska-Kielian B, Niemiec M. Effect of increasing share of bottom sediment in the substratum on cadmium and lead uptake by the plants. Ecol Chem Eng. 2007;14(5-6):591-599.
• [10] 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.
• [11] Rozporządzenie Ministra środowiska z dnia 9 września 2002 roku w sprawie standardów jakości gleby oraz standardów jakości ziemi. DzU 2002, Nr 165, poz 1359.
• [12] Gambuś F, Rak M. Wpływ właściwości gleby na rozpuszczalność związków kadmu. Zesz Probl Post Nauk Roln. 2000;472:251-257.
• [13] Gębski M. Czynniki glebowe oraz nawozowe wpływające na przyswajanie metali ciężkich przez rośliny. Post Nauk Roln. 1998;5:3-16.
• [14] Gębski M, Stępień W, Mercik S. Ocena metod oznaczania metali ciężkich w glebie w oparciu o ich zawartości w roślinach. Zesz Probl Post Nauk Roln. 2000;472:267-273.
• [15] Kopeć M, Mazur K, Noworolnik A. Wpływ wapnowania łąki górskiej na ograniczenie ruchomych form pierwiastków śladowych w glebie (Czarny Potok). Zesz Probl Post Nauk Roln. 2000;472:403-411.
• [16] Gorlach E. Metale ciężkie jako czynnik zagrażający żyzności gleby. Zesz Probl Post Nauk Roln. 1995;460:113-122.
• [17] Grzebisz W, Diatta JB, Barłóg P. Ekstrakcja metali ciężkich przez rośliny włókniste z gleb zanieczyszczonych emisjami huty miedzi. Cz. 1. Konopie. Zesz Probl Post Nauk Roln. 1998;460:685-695.
• [18] Jasiewicz Cz, Antonkiewicz J. Ekstrakcja metali ciężkich przez rośliny włókniste z gleb zanieczyszczonych metalami ciężkimi. Zesz Probl Post Nauk Roln. 2000;460:68-69.
• [19] Kabata-Pendias A, Pendias H. Biogeochemia pierwiastków śladowych. Wyd PWN, Warszawa; 1999.