Assessment of degree of trace element pollution of soil and root vegetables

• Autorzy: Rogóż A. , Wiśniowska-Kielian B. , Tabak M.

Identyfikatory

DOI

10.2428/ecea.2014.21(1)7

Warianty tytułu

PL

Ocena stopnia zanieczyszczenia gleb oraz warzyw korzeniowych pierwiastkami śladowymi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The investigations were focused on determining the level of trace element pollution of soil and root vegetables cultivated for human consumption in the Miechowski county. The collected soils differed in view of their floatable particles, colloidal clay and organic matter content, as well as pH value. Differences in the total content of trace elements and the content of their soluble forms extracted with 0.1 mol • dm–3 HCl solution also occurred. The total content of trace elements in the analysed soils and their soluble forms were determined by soil reaction. Geometric mean of total heavy metals content in the studied soils was as follows: 55.08 mg Zn • kg–1, 8.08 mg Cu • kg–1, 10.05 mg Ni • kg–1, 19.85 mg Pb • kg–1 and 0.46 mg Cd • kg–1. The assessment of heavy metals content in the analysed soils was conducted according to the framework guidelines for agriculture elaborated by IUNG. In this respect 44 of analysed samples were classified as soils with natural heavy metals contents. The content of trace elements in cultivated root vegetables was determined by the species, analysed plant part and soil pH. The content of these elements was much higher in plant tops than in roots. For instance, if one assumes geometric mean of cadmium and lead content in parsley roots grown in soil with pH • 6.5 as 100, cadmium concentration in leaves was higher by 64 %, and lead content was higher by 36 %. On the basis of the obtained results, content of trace elements in vegetable roots was assessed assuming the critical levels of trace element in agricultural products stated by IUNG. Taking into consideration these criteria was stated that all samples of the vegetable roots fulfilled the requirements of usefulness for human consumption in respect of copper and nickel contents, and majority of them in respect of lead content. However, 7.6 % of samples did not fulfil these requirements because of excessive content of lead (> 1 mg • kg–1), 52.5 % of zinc (> 50 mg • kg–1), and as much as 81.6 % samples because of cadmium excess (> 0.15 mg • kg–1), despite their being cultivated in majority in soils with natural these metals content. Excessive content of copper and nickel was registered only in 1.3 % of tops samples, lead in 51.3 %, zinc in 79.7 %, and cadmium in 98.1 % of tops samples, in which 7.6 % of tops samples did not meet fodder requirements for zinc, and as much as 65.8 % for cadmium. Taking in to account all roots and tops samples, only 0.6 % of them did not meet criteria of usefulness for human consumption, because of copper and nickel excess, 29.4 % for lead, 66.1 % for zinc, and as much as 89.9 % of samples contained excessive amount of cadmium. Moreover, in 3.8 % of samples Zn content exceeded admissible values in fodder and in 32.9 % contained excessive amount of Cd.

PL

Badania dotyczyły określenia stopnia zanieczyszczenia gleb oraz warzyw korzeniowych uprawianych na cele konsumpcyjne pierwiastkami śladowymi na terenie powiatu miechowskiego. Zebrane gleby były zróżnicowane pod względem zawartości części spławialnych, iłu koloidalnego, materii organicznej, wartości pH, całkowitej zawartości pierwiastków śladowych oraz ich form rozpuszczalnych w roztworze 0,1 mol HCl • dm–3. O całkowitej zawartości pierwiastków śladowych, jak i ich formach rozpuszczalnych w badanych glebach decydował odczyn gleb. średnie geometryczne całkowite zawartości metali ciężkich w badanych glebach wynosi ły: 55,08 mgZn • kg–1, 8,08 mgCu • kg–1, 10,05 mgNi • kg–1, 19,05 mgPb • kg–1 i 0,46 mgCd • kg–1. Zanieczyszczenie badanych gleb metalami ciężkimi oceniono w oparciu o ramowe wytyczne dla rolnictwa opracowane przez IUNG. Pod tym względem 44 badane próbki glebowe zaliczono do gleb o naturalnej zawartości metali ciężkich. O zawartości pierwiastków śladowych w uprawianych warzywach korzeniowych decydował gatunek, analizowana część rośliny oraz pH gleby. Zawartość tych pierwiastków była znacznie większa w częściach nadziemnych niż w korzeniach. Przyjmując np. średnią geometryczną zawartość kadmu i ołowiu w korzeniach pietruszki wyrosłych na glebach o pHKCl • 6,5 za 100, zawartość kadmu w naci była większa o 64 %, a ołowiu o 36 %. Na podstawie uzyskanych wyników oceniono zawartości metali śladowych w warzywach korzeniowych, przyjmując ich poziomy krytyczne w płodach rolnych opracowane przez IUNG. Biorąc pod uwagę te kryteria stwierdzono, że wszystkie próbki korzeni spichrzowych badanych warzyw spełniały wymagania przydatności konsumpcyjnej dla ludzi pod względem zawartości miedzi i niklu, a większość pod względem zawartości ołowiu. Natomiast 7,6% próbek nie spełniało tych wymagań z powodu nadmiernej zawartości ołowiu (> 1 mg • kg–1 s.m.), 52,5% cynku (> 50 mg • kg–1 s.m.), a aż 81,6 % próbek z powodu nadmiaru kadmu (> 0,15 mg • kg–1 s.m.), pomimo że warzywa były w większości uprawiane na glebach o naturalnej zawartości tych metali. Nadmierne zawartości miedzi i niklu zanotowano tylko w 1,3 % próbek, ołowiu w 51,3 %, cynku w 79,7 %, a kadmu aż w 98,1 % próbek naci tych warzyw, w tym 7,6 % próbek nie spełniało wymagań paszowych pod względem zawartości cynku, a aż 65,8 % – kadmu. Z ogółu próbek korzeni i naci nie spełniało wymagań konsumpcyjnych z powodu nadmiernej zawartości miedzi i niklu tylko 0,6 % próbek, ołowiu 29,4 % próbek, cynku 66,1 %, a kadmu aż 89,9 % próbek, w tym w 3,8 % próbek wykazywało przekroczenia dopuszczalnych zawartości Zn i 32,9% Cd w paszach.

Słowa kluczowe

EN

soil; root vegetables; content of Cu; Zn; Cd; Pb; Ni

PL

gleba; warzywa korzeniowe; zawartość Cu; Zn; Cd; Pb; Ni

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 21, nr 1
• Strony: 69--78
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., tab.

Twórcy

autor

Rogóż A.

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

autor

Wiśniowska-Kielian B.

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

autor

Tabak M.

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

Bibliografia

• [1] Kabata-Pendias A, Pendias H. Biogeochemia pierwiastki śladowe. Warszawa: Wyd PWN; 1999;364 p.
• [2] Czarnowska K, Gworek B, Szafranek A. Akumulacja metali ciężkich glebach i warzywach korzeniowych z ogrodów działkowych dzielnicy Warszawa-Mokotów. Rocz Glebozn. 1994;45(1/2):45-54.
• [3] Gorlach E, Gambuś F. Badania nad możliwością ograniczenia pobierania kadmu przez rośliny z gleb zanieczyszczonych tym metalem. Rocz Glebozn. 1996;47(3/4):31-39.
• [4] Rogóż A. Skład chemiczny warzyw uprawianych na glebach o różnym stopniu zanieczyszczenia pierwiastkami śladowymi. Cz I. Zawartość metali ciężkich w glebach. Zesz Probl Post Nauk Roln. 2003;493:209-217.
• [5] Wiśniowska-Kielian B, Baran A. Assessment of trace elements content in soil and vegetables from an allotment garden in Brzesko-Okocim heavy metals content. Chem Inż Ekol. 2004;11(8):811-821.
• [6] Rogóż A, Grudnik J. Ocena stopnia zanieczyszczenia gleb i roślin okopowych pierwiastkami śladowymi Chem Inż Ekol. 2004;11(8):775-785.
• [7] Gambuś F. Pobieranie metali ciężkich przez różne gatunki roślin uprawnych. Cz II. Akumulacja metali ciężkich przez rośliny. Acta Agr Silv, ser Agr. 1997;35:31-43.
• [8] Rogóż A, Urbaniak A. Zawartość pierwiastków śladowych w glebie i warzywach przy zmiennym odczynie. Cz I. Zawartość Cu, Zn w glebie i warzywach. Zesz Probl Post Nauk Roln. 2007;520:695-702.
• [9] Ostrowska A, Gawliński S, Szczubiałka Z. Metody analizy i oceny właściwości gleb i roślin. Katalog. Instytut Ochrony Środowiska. Warszawa: Wyd IOŚ; 1991;324 p.
• [10] Kabata-Pendias A, Motowicka-Terelak T, Piotrowska M, Terelak H, Witek T. Ocena stopnia zanieczyszczenia gleb i roślin metalami ciężkimi i siarką. Puławy: IUNG; 1993;40 p.
• [11] Terelak H, Piotrowska M, Motowicka-Terelak T, Stuczyński T, Budzyńska K. Zawartość metali ciężkich i siarki w glebach użytków rolnych Polski oraz zanieczyszczenie tymi składnikami. Zesz Probl Post Nauk Roln. 1995;418:45-59.
• [12] Godzik B. Stężenie metali ciężkich w glebach i wybranych warzywach w krakowskich ogrodach działkowych – wyniki 15-letnich badań. Chem Inż Ekol. 1999;6(5-6):409-416.
• [13] Jasiewicz Cz, Baran A, Kovacik P. Heavy metal content and the sanitarny state as an assessment of redisch (Rophanus sativum L). Ecol Chem Eng. 2011;18(9-10):1237-1244.
• [14] Ruszkowska M. Fizjologiczne podstawy żywienia roślin mikrślementami. Zesz Probl Post Nauk Roln. 1976;179:13-24.
• [15] Gorlach E, Gambuś F. Nawozy fosforowe i wieloskładnikowe jako źródło zanieczyszczenia gleb metalami ciężkimi. Zesz Probl Post Nauk Roln. 1997;448a:39-46.
• [16] Huang Z, Pan X, Wu P, Han J, Chen Q. Food Control. 2014;36(1):248-252. doi.org/10.1016/j.foodcont.2013.08.036.
• [17] Sharma B, Chettri MK. Monitoring of heavy metals in vegetables and soil of agricultural fields of Kathmandu Valley. Ecoprint, 2005;12:1-9.
• [18] Ngole VM. Using soil heavy metal enrichment and mobility factors to determine potential uptake by vegetables. Plant Soil Environ. 2011;57(1):75-80.
• [19] Jasiewicz Cz, Zemanek M. Ocena zanieczyszczenia metalami ciężkimi buraków ćwikłowych uprawianych w województwie krakowskim. Chem Inż Ekol. 1999;6(5-6):437-443.
• [20] Rogóż A. Zawartość pierwiastków śladowych w glebach i roślinach okopowych przy zmiennym odczynie gleby. Cz I. Zawartość Cu, Zn, Mn oraz Fe. Zesz Probl Post Nauk Roln. 2004;502:305-314.
• [21] Zaniewicz-Bajkowska A, Rosa R, Franczuk J, Kosterna E. Direct and secondary effect of liming and organic fertilization on cadmium content in soil and in vegetables. Plant Soil Environ. 2007;53(11):73-481.
• [22] Zaniewicz-Bajkowska A, Rosa R, Franczuk J, Kosterna E. Wapnowanie gleby a akumulacja kadmu w buraku ćwikłowym. Ochr środ Zas Natur. 2009;41,377-384.
• [23] Kachenko AG, Singh B. Heavy metals contamination in vegetables grown in urban and metal smelter contaminated sites in Australia. Water Air Soil Poll. 2006;169:101-123.
• [24] Elbagermi MA, Edwards HGM, Alajtal AI. Monitoring of heavymetal content in fruits and vegetables collected from production and market sites in the Misurata area of Libya. ISRN Analytical Chemistry. 2012;5 p. DOI: 10.5402/2012/827645.