Assessment of Chemical Degradation of Selected Soil Properties as Induced by Copper, Zinc and Hydrogen

• Autorzy: Diatta J. , Skubiszewska A. , Witczak R.

Warianty tytułu

PL

Ocena chemicznej degradacji wybranych właściwości gleb pod wpływem miedzi, cynku i wodoru

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The concept of this study was based on the evaluation of the impact of copper (Cu), zinc (Zn) and hydrogen protons (H+) on selected chemical characteristics of two arabie soils: light loamy sand (No. 1) and silty soil (No. 2). The targeted chemical alterations of the soils concerned pH changes, water soluble forms of Cu and Zn and displaced alkaline cations as induced by Cu, Zn and H incorporation. Preliminarily, the amounts of exchangeable alkaline cations (ExAC = Ca + Mg + K + Na) were extracted by using l M CH3COONH4, pH 7.0 and these amounts were used for calculating amounts of Cu, Zn and H to be incorporated as follows: copper as CuSO4 o 5H2O, zinc as ZnSO4 o 7H2O and hydrogen in the form of HCl at spiking rates corresponding to 0, 5, 10, 30, 60, 100, 150, 200, 300, 400, 500 and 1000 % of ExAC. Treatments were incubated for 16 weeks at 18 Celsjus degree and kept at 75-85 % WHC (water holding capacity). Copper, zinc and hydrogen effects on soil chemical properties can be first observed throughout pH changes, which were more pronounced for H treatments as compared with Cu and Zn ones. The amounts of water extractable Ca (ie displaced) at Cu and Zn spiking rates of 1000 % ExAC are 25 and 21 times higher, respectively, for the soil No. l (light loamy sand), whereas for the soil No. 2 (silty soil), 44 and 38 times higher, as compared with the control treatment. The impact of H is intermediate and represents 24 and 35 times, for the soils No. l and No. 2, respectively. Results reported in the paper drive specific attention on the destructive effects of Cu, Zn and H, separately. The joint impact of these metals along with protons is the córę of agroenvirontnental concem. The chemical degradation established on the basis of water extractable alkaline cations (WEAC) follows the range: H > Cu > Zn.

PL

Koncepcja przedstawionych badań dotyczy oceny oddziaływania miedzi (Cu), cynku (Zn) i protonów (jonów wodorowych H+) na wybrane właściwości chemiczne dwóch gleb uprawnych: piaskugliniastego lekkiego (gleba Nr 1) i iłu pylastego (gleba Nr 2). Badane zmiany dotyczyły pH, wodorozpuszczalnych form Cu, Zn oraz kationów alkalicznych wypartych z koloidów glebowych pod wpywem wniesienia do obu gleb jonów Cu, Zn i H. Wymienne kationy alkaliczne (ExAC = Ca + Mg + K + Na] ekstrahowano uprzednio przy użyciu roztworu 1 M CH3COONH4 przy pH 7.0, a uzyskane dane służyły do obliczenia ilości Cu, Zn i H do wniesienia do gleb w postaci: miedź jako CuS0-4 o 5H2O, cynk - ZnSO4 o 7H2O i wodór w formie HCl. Dawki tych jonów odpowiadaty O, 5, 10, 30, 60, 100, 150, 200, 300, 400, 500 i 1000 % ExAC. Obiekty inkubowano przez 16 tygodni w temperaturze 18 °C oraz 75-85 % PPW (Polowej Pojemności Wodnej). Oddziaływania jonów Cu, Zn i H na chemiczne właściwości gleb ujawniły się najpierw poprzez zmiany odczynu, które były znaczące dla obiektów z jonem wodoru w porównaniu z obiektami z Cu i Zn. Wodnorozpuszczalne ilości Ca (tzn. wyparte) przy dawkach Cu i Zn wynoszących 1000 % ExAC są odpowiednio 25 i 21 razy większe dla gleby Nr 1 (piasku gliniastym lekkim), podczas gdy dla gleby Nr 2 (iłu pylastego), odpowiednio 44 i 38 w porównaniu z obiektem kontrolnym. Oddziaływanie jest natomiast pośrednie, czyli 24 i 35 większe, odpowiednio dla gleby Nr 1 i Nr 2. Wyniki przedstawione w pracy zwracają szczególną uwagę na destrukcyjne działania jonów Cu, Zn i H stosowanych oddzielinie. Łączne oddziaływanie obu metali wraz z protonami wywołuje negatywne skutki w ekosystemach poddanych antropopresji. Szereg degradacji chemicznej oparty na ilościach wodnorozpuszczalnych kationów licznych (WEAC) kształtował się następująco: H > Cu > Zn.

Słowa kluczowe

EN

copper; zinc; hydrogen cations; alkaline cations; arable soils; chemical degradation

PL

cynk; protony wodorowe; kationy alkaliczne; gleby uprawne; degradacja chemiczna

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 16, nr 5/6
• Strony: 532--540
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., tab.

Twórcy

autor

Diatta J.

autor

Skubiszewska A.

autor

Witczak R.

• Katedra Chemii Rolnej Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu,

Bibliografia

• [1] Diatta J.B., Kociałkowski W.Z. and Grzebisz W.: Pol. J. Environ. Stud. 2000, 9(5), 355-361.
• [2] McBride M.B.: Adv. Environ. Res. 2003, 8(1), 5-19.
• [3] Al-Turki A.l. and Helal M.I.D.: Pakistan J. Biol. Sci. 2004, 7(1), 1972-1980.
• [4] During R.-A., Hoß T., and Gath S.: Sci. Total Environ. 2003, 313, 227-234.
• [5] Gąszczyk R. and Paszko T.: Polish J. Soil Sci. 2000, XXXIII(1), 19-27.
• [6] Diatta J.B., Grzebisz W. and Wiatrowska K.: Soil Sci. Plant Nutr. 2004, 50(6), 899-908.
• [7] Critter S.A.M. and Airoldi C.: Geoderma 2003, 111, 57-74.
• [8] Sumner M.E.: "Interaction at the Soil Colloid-solution interface". G.H. Bolt, M.F.D Boodt., M.H.B, Haynes, B. McBride (eds.), NATO ASI, Ser. E., 1991, 190, p. 517-541, Kluwer Academic Publ. Dordent, The Netherlands.
• [9] Singer M. J. and Munns D.N.: Soils, an introduction. 1987, p. 141-153, Macmillan Publishing Company, NY.
• [10] Gee G.W. and Bauder J.W.: Particle size analysis. [in:] Methods of Soil Analysis. Part 1. Physical and Mineralogical Methods, 2nd edition. A. Klute (ed.), Agron. Monogr. 1986, 9, p. 383-411, ASA and SSSA, Madison, WI.
• [11] Nelson D.W. and Sommers L.E.: Total carbon, organic carbon and organie matter. [in:] D.L. Sparks (Ed.), Methods of Soil Analysis, Part 3. Chemical Methods. Book Series 1996, 5, p. 961-1010, ASA and SSSA, Madison, Wl.
• [12] Polish Standard, Polish Standardisation Committee, ref. PrPN-ISO 10390 (E): Soil quality and pH determination. 1st edition, 1994 (in Polish).
• [13] Thomas G.W.: Exchangeable cations. [in:] Methods of Soil Analysis, Part 2. Chemical and Microbial Properties (No. 9), 2nd edition. A.L. Page, R.H. Miller and D.R. Keeney (eds.), 1982, pp. 159-165, ASA and SSSA, Madison, Wisconsin, USA.
• [14] Jackson M.L.: Soil chemical analysis. 1958. Prentice-Hall, Inc. Englewood Cliffs, N.J.
• [15] Tylinska A.: MSc Thesis, University of Life Sciences, Poznań, Poland, 2006, 101 p. (in Polish).
• [16] FilipekT.: Principles and effects of chemicals introduction into the agroecosystems. Manual for students. Wyd. AR, Lublin, Poland, 1999, p. 14, (in Polish).
• [17] Sparks D.L.: Environmental soil chemistry, 1995, Academic Press Inc. San Diego, California: 267 p.
• [18] Abd-Elfattah A. and Wada K.: J. Soil Sci. 1981, 32, 271-283.
• [19] Christensen T.H., Astrup T., Boddum J.K., Hansen B.R. and Redemann S.: Water Res. 2000, 34(3), 709-712.
• [20] Fontes M.P.F., de Matos A.T., da Costa L.M. and Neves J.C.L.: Commun. Soil Sci. Plant Anal. 2000, 31, 2939-2958.
• [21] Grzebisz W and Maciejewska A.: Polish J. Soil Sci. 1999, XXXII(2), 13-22.
• [22] Królak E., Raczuk J. and Karwowska J.: Ecol. Chem. Eng. 2007, 14(8), 819-828.
• [23] Gawęda M.: Acta Physiol. Plant. 1991, 13(3), 167-174.