Nitrification Process as an Indicator of Soil Contamination with Heavy Metals

• Autorzy: Kucharski J. , Wyrwał A. , Boros E. , Wyszkowska J.

Warianty tytułu

PL

Proces nitryfikacji wskaźnikiem zanieczyszczenia gleb metalami ciężkimi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The effect of soil contamination with heavy metals on the nitrification process was determined in a laboratory experiment. The study involved samples of typical brown soil with a granulometric composition of loamy sand, collected from the arable and humus horizon. The experiment was performed in three replications. Soil samples were contaminated with the following amounts of nickel chloride, copper chloride and zinc chloride: O, 100, 300, 600 mg Me kg-1 soil. Nitrogen was supplied in the form of ammonium sulfate at a dose of O, 250 mg N kg-1 soil. The pollutants were thoroughly mixed with the samples, and soil moisture content was brought to 50 % capillary water capacity. Samples were incubated in a thermostat at a temperature of 25 °C for 42 days. N-NH4+ and N-NO3- levels in the soil were determined on experimental days l, 14, 28 and 42. Soil contamination with heavy metals (Ni2+, Cu2*, Zn2+) significantly reduced the rate of nitrification. On the 42 day of the experiment, the tested metals inhibited nitrification by l % to 15 % when the administered dose was 100 mg kg-1 soil, and by 14 % to 40 % when the pollutant dose reached 300 mg kg-1 soil. The highest level of contamination at 600 mg kg-1 inhibited nitrification by 70 % to 72 %. The process was most adversely affected by nickel, it was less influenced by copper, while zinc had the least effect on nitrification. A close correlation between the nitrification process and the degree and type of soil pollution with heavy metals renders nitrification rate a highly objective parameter in the evaluation of soil contamination.

PL

W doświadczeniu laboratoryjnym określono wpływ zanieczyszczenia gleby metalami ciężkimi na przebieg procesu nitryfikacji. W badaniach wykorzystano próbki gleby pobrane z poziomu ornopróchnicznego. W stanie naturalnym była to gleba brunatna właściwa o składzie granulometrycznym piasku gliniastego. Doświadczenie wykonano w trzech powtórzeniach. Próbki glebowe zanieczyszczono chlorkiem niklu, chlorkiem miedzi i chlorkiem cynku w następujących dawkach: 0, 100, 300, 600 mg Me kg-1 gleby. Azot wprowadzono w ilości: 0, 250 mg N kg-1 gleby w postaci siarczanu amonu. Następnie po dokładnym wymieszaniu, doprowadzono wilgotność gleby do 50 % kapilarnej pojemności wodnej. Tak przygotowaną glebę inkubowano w cieplarce w temperaturze 25°C przez 42 dni. W dniu założenia doświadczenia oraz w 14, 28 i 42 dniu w glebie oznaczono zawartość N-NH4+ i N-NO3-. Stwierdzono, że zanieczyszczenie gleby metalami ciężkimi (Ni2+, Cu2+, Zn2+) przyczyniło się do znacznego zmniejszenia intensywności nitryfikacji. Testowane metale w 42 dniu trwania doświadczenia hamowały nitryfikację w zakresie od l do 15 %, gdy były stosowane w dawce 100 mg kg-1 gleby i od 14 % do 40 %, gdy dodano je do gleby w ilości 300 mg kg-1 gleby. Zanieczyszczenie największe - 600 mg Me kg-1 gleby hamowało nitryfikację w zakresie od 70 do 72 %. Najbardziej niekorzystnie na proces nitryfikacji wpływał nikiel, nieco słabiej - miedź i najsłabiej - cynk. Ścisła zależność intensywności nitryfikacji od stopnia i rodzaju zanieczyszczenia gleby metalami ciężkimi czyni pomiar intensywności nitryfikacji obiektywnym parametrem oceny stanu zanieczyszczenia gleb metalami ciężkimi.

Słowa kluczowe

EN

heavy metals; soil; nitrification; nickel; coppeer; zinc

PL

metale ciężkie; gleba; nitryfikacja; nikiel; miedź; cynk

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 16, nr 8
• Strony: 953--961
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., tab.

Twórcy

autor

Kucharski J.

autor

Wyrwał A.

autor

Boros E.

autor

Wyszkowska J.

• Katedra Mikrobiologii, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie,

Bibliografia

• [1] Antil R.S., Gupta A.P. and Narwal R.P.: Urban Water, 2001, 3, 299-302.
• [2] Omar S.A. and Ismail M.A.: Folia Microbiol. 1999, 44(2), 205-212.
• [3] Barabasz W., Albińska D., Jaśkowska M. and Lipiec J.: Polish J. Environ. Stud. 2002, 11(3), 193-198.
• [4] Barabasz W. : Post. Mikrob. 1992, 31(1), 3-29.
• [5] Brierley E.D.R. and Wood M.: Soil Biol. Biochem. 2001, 33, 1403-1409.
• [6] Burger M. and Jackson E.: Soil Biol. Biochem. 2003, 35, 29-36.
• [7] Maccarty G.W.: Biol. Fertil. Soils, 1999, 29, 1-9.
• [8] Mercik S., Korschens M., Bielawski W., Russel S. and Rumpel J.: Ann. W. Agr. U. SGGW Agr. 1995, 29, 27-35.
• [9] Dincer A.R. and Kargi F.: Enzym. Microbiol. Technol. 2000, 27, 37-42.
• [10] Kucharski J.: Znaczenie procesu nitryfikacji, [in:] Mikrobiologia na przełomie wieków. Siwicki A. (ed.). Wyd. UWM, Olsztyn 2000, 37-40.
• [11] Simek M.: Rostl. Yyroba, 2000, 46(9), 385-395.
• [12] Deni J. and Penninckx M.J.: Appl. Environ. Microbiol. 1999, 65(9), 4008-4013.
• [13] Przybulewska K., Nowak A. and Stopa K.: Zesz. Probl. Post. Nauk. Roln. 2003, 492, 287-293.
• [14] Wyszkowska J. and Kucharski J.: Rocz. Glebozn. 2004, 55(2), 517-525.
• [15] Abramovitch R.A., Chang Qing L., Hicks E. and Sinard J.: Chemosphere 2003, 53, 1077-1085.
• [16] Wyszkowska J.: Biologiczne właściwości gleby zanieczyszczonej chromem sześciowartościowym. Rozprawy i monografie, Wyd. UWM, Olsztyn 2002, 65, 1-134.
• [17] Statsoft, Inc. Statistica (data analysis software system), version 6.0. www.statsoft.com. 2006.
• [18] Wyszkowska J., Kucharski J. and Kucharski M.: Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 2006, 515,439-445.
• [19] Sauve S., Dumestre A., McBride M., Gillett J.W., Berthelin J. and Hendershot W.: Appl. Soil Ecol. 1999, 12, 29-39.
• [20] De Boer W. and Kowalchuk G.A.: Soil Biol. Biochem. 2001, 33, 853-866.
• [21] Kashem M.A. and Singh B.R.: Nutr. Cycl. Agroecosys. 2001, 61, 247-255.
• [22] Kyveryga P.M., Blackmer A.M., Ellsworth J.W. and Isla R.: Soil Sci. Soc. Amer. J. 2004, 68(2), 545-551.
• [23] Zaborowska M., Wyszkowska J. and Kucharski J.: EJPAU, 2007, 10(4), #9.
• [24] Dai J., Becquer T., Rouiller H. J., Revcrsat G., Bernhard-Reversat F. and Lavelle P.: Appl. Soil Ecol. 2004, 25, 99-109.
• [25] Vasquez-Murrieta M.S., Cruz-Mondragón C., Trujillo-Tapia N., Herrera-Arreola G., Govaerts B., Van Cleemput O. and Dendooven L.: Soil Biol. Biochem. 2006, 38, 931-940.