Properties of Humic Acids of Luvisols Polluted with Selected PAHs

• Autorzy: Dębska B. , Banach-Szott M. , Rosa E. , Drąg M.

Warianty tytułu

PL

Właściwości kwasów huminowych gleb płowych zanieczyszczonych wybranymi WWA

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the present paper was to determine the effect of soil pollution with polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) on the properties of humic acids. The study was carried out based on Luvisols samples representative of the Kujawsko-Pomorskie Region, collected from areas exposed to and protected from direct pollution with PAHs. Soil samples were polluted with selected PAHs (fluorene, anthracene, pyrene and chrysene), at the amount corresponding to 10 mg PAHs/kg. The PAHs-polluted soil samples were incubated for 10, 30, 60, 120, 180 and 360 days at the temperature of 20–25 ^oC and fixed moisture (50 % of field water capacity). From the soil samples, before and after 180 and 360 days incubation, there were isolated humic acids (HAs), applying the common IHSS method. For isolated HAs the following analyses were made: elemental composition, UV-VIS and IR spectra spectrometric analysis, susceptibility to oxidation and hydrophilic and hydrophobic properties was determined with HPLC used. It was demonstrated that introducing PAHs into soils resulted in a change in some quality parameters of humic acids. There were found eg a decrease in the value of the degree of internal oxidation, an increase in the intensity of absorption bands in the range 1520–1000 cm^–1, an increase in the susceptibility to oxidation, a decrease in the share of hydrophilic fractions and an increase in the hydrophobic fractions. The soil pollution with PAHs is, therefore, one of the many factors which can modify the humic acids properties.

PL

Celem pracy było określenie wpływu zanieczyszczeń gleb wielopierścieniowymi węglowodorami aromatycznymi (WWA) na właściwości kwasów huminowych. Badania zrealizowano dla próbek gleb płowych reprezentatywnych dla Regionu Kujawsko-Pomorskiego, pobrane z terenów narażonych i nienarażonych na bezpośrednie zanieczyszczenia WWA. Próbki gleb zanieczyszczono wybranymi WWA – fluoren, antracen, piren i chryzen – w ilości odpowiadającej 10 mg WWA/kg. Zanieczyszczone przez WWA próbki gleb inkubowano 10, 30, 60, 120, 180 i 360 dni w temperaturze 20–25 ^oC i w stałej wilgotności – 50 % PPW. Z próbek gleb przed oraz po 180 i 360 dniach inkubacji wyekstrahowano kwasy huminowe. Dla wyseparowanych kwasów huminowych, ogólnie przyjętą metodą IHSS, przeprowadzono analizy: składu pierwiastkowego, spektrofotometryczne w zakresie UV-VIS i IR, podatności na utlenianie oraz oznaczono właściwości hydrofilowo-hydrofobowe z wykorzystaniem HPLC. Wykazano, że wprowadzenie WWA do gleb skutkowało zmianą niektórych parametrów jakościowych kwasów huminowych. Stwierdzono m.in. spadek wartości stopnia utlenienia wewnętrznego, wzrost intensywności pasm absorpcyjnych w zakresie 1520–1000 cm^–1, wzrost podatności na utlenianie, spadek udziału frakcji hydrofilowych, a wzrost frakcji hydrofobowych. Zanieczyszczenie gleb WWA jest więc jednym z wielu czynników, które mogą modyfikować właściwości kwasów huminowych.

Słowa kluczowe

EN

PAHs; luvisols; humic acids

PL

WWA; gleby płowe; kwasy huminowe

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 20, nr 3
• Strony: 339--350
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Dębska B.

• Department of Environmental Chemistry, University of Technology and Life Sciences, ul. Bernardynska 6 , 85-029 Bydgoszcz, Poland, phone: [phone], fax: [phone]

autor

Banach-Szott M.

autor

Rosa E.

autor

Drąg M.

• Department of Environmental Chemistry, University of Technology and Life Sciences, ul. Bernardynska 6 , 85-029 Bydgoszcz, Poland, phone: [phone], fax: [phone]

Bibliografia

• [1] Maliszewska-Kordybach B. Trwałość wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w glebie. Rozprawa habilitacyjna. Puławy: Wyd IUNG; 1993.
• [2] Maliszewska-Kordybach B, Smreczak B. Zawartość wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w glebach użytkowanych rolniczo na terenie woj lubelskiego. Rocz Glebozn. 1997;48(1-2):95-110.
• [3] Maliszewska-Kordybach B. Zależność między właściwościami gleb i zawartością w nich WWA na przykładzie gleb z terenu użytków rolnych w województwie lubelskim. Arch Ochr środow. 1998;24(3):79-91.
• [4] Bojakowska I. Charakterystyka wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych i ich występowanie w środowisku. Biuletyn PIG. 2003;405:5-28.
• [5] Kluska M. Dynamika sorpcji wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych przez glebę w pobliżu dróg o dużym natężeniu ruchu komunikacyjnego. Arch Ochr środow. 2004;2:83-93.
• [6] Gonet SS. Próchnica, substancje humusowe, węgiel organiczny – definicje, komentarze i metody oznaczania. In: Substancje humusowe w glebach i nawozach. Dębska B, Gonet SS, editors. Wrocław: PTSH; 2003.
• [7] Tan KH. Principles of soil chemistry. New York, Basel, Hong Kong: Marcel Dekker, Inc.; 1998;1-521.
• [8] Piccolo A, Nardi S, Concheri G. Micelle-like conformation of humic substances as revealed by size exclusion chromatography. Chemosphere. 1996;33:595-602.
• [9] Lanyi K. Assessment of the relations between the spectroscopic characteristics of soils and their ability to adsorb organic pollutants. Microchem Journal. 2005;79:249-256. DOI: 10.1016/j.microc.2004.08.008.
• [10] Wang W, Huang M, Kang Y, Wang H, Leung A, Cheung K, Wong M. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in urban surface dust of Guangzhou, China: Status, sources and human health risk assessment. Sci Total Environ. 2011;409:4519-27 DOI: 10.1016/j.scitotenv.2011.07.030.
• [11] Weissenfelts WD, Klewer HJ, Langhoff J. Adsorption of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) by soil particles: influence on biodegrability and biotoxicity. Appl Microb Biotechn. 1992;36(5):689-696.
• [12] Barancikova C, Gergelova Z. Soil parameters influencing of PCBs sorption. In: Contaminated Soil ’95. den Brink WJ, Bosman R, Arendt F, editors. Dordrecht, Boston, London: Kluwer Academic Publishers; 1995;357-358.
• [13] Smreczak B, Maliszewska-Kordybach B, Klimkowicz-Pawlas A. Influence of phenanthrene on tomato seedlings in soils with different physico-chemical properties. Ecol Chem Eng. 2007;14(5-6):541-548.
• [14] Zaccone C, Gallipoli A, Cocozza C, Trevisan M, Miano TM. Distribution patterns of selected PAHs in bulk peat and corresponding humic acids from Swiss ombrotrophic bog profile. Plant Soil. 2009;315:35-45. DOI: 10.1007/s11104-008-9775-1.
• [15] Kim SJ, Kwon JH. Determination of partition coefficients for selected PAHs between water and dissolved organic matter. Clean-soil Air Water. 2010;38(9):797-802. DOI: 10.1002/clen.201000113.
• [16] Yang Y, Zhang N, Xue M, Tao S. Impact of soil organic matter on the distribution of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in soils. Environ Pollution. 2010;158:2170-2174. DOI: 10.1016/j.envpol.2010.02.019.
• [17] Maliszewska-Kordybach B. Wpływ nawożenia organicznego na trwałość wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w glebach. Arch Ochr środow. 1992;2:153-162.
• [18] Maliszewska-Kordybach B. The persistence of pollutants in soil related – among other factors – to their sorption. Hydrophobic Xenobiotics, eg highly carcinogenic and mutagenic polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), are sorbed mainly on the organic fraction of soil. Arch Ochr środow. 1995;2:183-190.
• [19] Pan B, Xing BS, Liu WX, Tao S, Lin XM, Zhang XM, Zhang YX, Xiao Y, Dai HC, Yuan HS. Distribution of sorbet phenanthrene and pyrene in different humic fractions of soils and importance of humin. Environ Pollut. 2006:143;24-33.
• [20] Plaza C, Xing B, Fernandez JM, Senesi N, Polo A. Binding of polycyclic aromatic hydrocarbons by humic acids formed during composting. Environ Pollut. 2009;157:257-263. DOI: 10.1016/j.envpol.2008.07.016.
• [21] Dziadowiec H, Gonet SS. Przewodnik metodyczny do badań materii organicznej gleb. Warszawa: PTG; 1999.
• [22] Kumada K. Chemistry of soil organic matter. Developments in Soil Science, Japan Sc Soc Press Tokyo, Amsterdam: Elsevier; 1987.
• [23] Gonet SS. Właściwości kwasów huminowych gleb o zróżnicowanym nawożeniu. Rozprawa habilitacyjna. Bydgoszcz: Wyd ATR; 1989.
• [24] Dębska B. Właściwości kwasów huminowych gleby nawożonej gnojowicą. Rozprawa habilitacyjna. Bydgoszcz: Wyd ATR; 2004.
• [25] Cocozza C, Miano T. Structural resolution of metal-humic acids interactions through deconvolution FT-IR spectroscopy. In: Proc. 11th IHSS Meeting, Davies G, Ghabbour EA, editors, Boston, USA: IHSS; 2002;264-266.
• [26] Woelki G, Friedrich S, Hanschmann G Salzer R. HPLC fractionation and structural dynamics of humic acids. Fresenius J Anal Chem. 1997;357:548-552.
• [27] Preuße G, Friedrich S, Salzer R. Retention behavior of humic substances in reversed phase HPLC. Fresenius J Anal Chem. 2000;368:268-273. DOI: 10.1007/s002160000457.
• [28] Dębska B, Drag M, Banach-Szott M. Molecular size distribution and hydrophilic and hydrophobic properties of humic acids isolated from forest soil. Soil & Water Res. 2007;2(2):45-53.
• [29] Gonet SS, Dębska B. Properties of humic acids produced during decomposition of plant residues in soil. Rostl Vyroba. 1999;45(10):455-460.
• [30] Dębska B, Banach-Szott M, Drąg M. Polidyspersyjność i właściwości hydrofilowo-hydrofobowe kwasów huminowych gleb pod topolami. Proc ECOpole. 2009;3(1):63-70.