Application of the Partition Coefficient for Assessing Heavy Metals Mobility Within the Miasteczko Slaskie Zinc Smetler Impact Zone (Poland)

• Autorzy: Diatta J. , Wirth S. , Chudzińska E.

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie współczynnika podziału do oceny ruchlowiści metali ciężkich w strefie oddziaływania huty cynku w miasteczku śląskim (Polska)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The present paper outlines some approaches, which were suggested for assessing heavy metals (Cu, Zn, Pb and Cd) mobility in soils contaminated by a zinc smelter activity. The concept was based on the assumption that partition coefficients, as ratios of total (assayed by aqua regia) metal contents to exchangeable (extracted by 1 mol CH3COONH4 dm–3 , pH 7.0) or to bioavailable (extracted by 0.1 mol NaNO3 dm–3) metal contents, will be more predictive in assessing metals mobility as compared with single extractions. The calculated partition coefficients for exchangeable and bioavailable metal forms were respectively termed Kd-Ex and Kd-Bio, which in turn were intended to represent the statico-dynamic nature of heavy metal mobility. It was found that metal mobility followed the sequence Cd > Zn > Pb > Cu, which implies that Cd and Zn will evoke more threat due to greater susceptibility for mobility. Regressions for the pairs logKd versus pH were applied in order to exhibit the proton generating capacity of each metal. The average calculated proton coefficient in the case of exchangeable metal forms amounted to 0.16 mole of protons released for each mole of Cu, Zn and Pb. In contrast, the proton coefficient for Cd was about 81 % greater. The estimation made on the basis of bioavailable metal forms showed, that Cd and Zn retention by soils generated, respectively 77 and 131 % more protons as compared to Pb. In terms of environmental concern, it may be formulated, that the higher the proton generating capacity, the highest the metal mobility, and thus the weakest partition to the solid phase.

PL

Praca przedstawia zagadnienia związane z oceną ruchliwości metali ciężkich (Cu, Zn, Pb, Cd) w glebach zanieczyszczonych w wyniku działalności huty cynku. Koncepcja opierała się na założeniu, że współczynniki podziału jako stosunki całkowitej zawartości metali (oznaczonej w wodzie królewskiej) do zawartości wymiennych (ekstrahowanych przez 1 mol CH3COONH4 dm-3 , pH 7.0) lub do zawartości biodostępnych (ekstrahowanych przez 0.10 mol NaNO3 dm-3 ) metali są bardziej przydatne do prognozowania ruchliwości metali ciężkich niż w przypadku pojedynczych ekstrakcji. Obliczone współczynniki podziału przyjęto odpowiednio jako Kd-Ex i Kd-Bio, które z kolej miały odzwierciedlić statyczno-dynamiczny charakter ruchliwości metali ciężkich. Uzyskane wyniki przedstawiają szereg Cd > Zn > Pb > Cu, z którego wynika, że Cd i Zn stanowią większe zagrożenie z uwagi na większą ich ruchliwość w glebie. Zależności między log Kd a pH wykorzystano w celu obliczenia zdolności każdego metalu do generowania jonów wodorowych. Średnie wartości obliczone dla wymiennych form metali wynosiły 0.16 mola protonów uwolnionych na każdy mol Cu, Zn i Pb w odróżnieniu od Cd, dla którego wartość ta była o 81 % większa. Oszacowanie dokonane na podstawie zawartości biodostępnych form metali ujawniło, że zatrzymywanie Cd i Zn przez gleby spowodowało generowanie odpowiednio o 77 i 131 % więcej protonów w porównaniu z Pb. Biorąc pod uwagę zagrożenie przyrodnicze, należy przyjąć, że im większa zdolność do generowania protonów, tym większą ruchliwość wykazuje dany metal i tym samym słabsze jest jego zatrzymywanie przez fazę stałą gleby.

Słowa kluczowe

EN

partition coefficient; exchangeable; bioavailable forms; copper; zinc; lead; cadmium; zinc smelter

PL

współczynnik podziału; wymienne; biodostępne formy; miedź; cynk; ołów; kadm; huta cynku

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 17, nr 9
• Strony: 1203--1212
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Diatta J.

autor

Wirth S.

autor

Chudzińska E.

• Department of Agricultural Chemistry, University of Life Sciences in Poznan, ul. Wojska Polskiego 71F, 60–625 Poznań,

Bibliografia

• [1] Lebourg A., Sterckeman T., Ciesielski H. and Proix N.: Agronomie 1996, 16, 201–215.
• [2] Kociałkowski W., Diatta J. B. and Grzebisz W.: Polish J. Environ. Stud. 1999, 8(3), 149–154.
• [3] Al-Turki A.I. and Helal M.I.D.: Pakistan J. Biol. Sci. 2004, 7(1), 1972–1980.
• [4] Anderson P.R. and Christensen T.H.: J. Soil Sci. 1988, 39, 15–22.
• [5] Gooddy D.C., Shand P., Kinniburgh D.G. and Van Riemsdijk W.H.: Eur. J. Soil Sci. 1995, 46, 265–285.
• [6] Yuan G.: Commun. Soil Sci. Plant Anal. 2003, 34(15–16), 2315–2326.
• [7] Han F.X., Banin A., Kingery W.L., Triplett G.B., Zhou L.X., Zheng S.J. and Ding W.X.: Adv. Environ. Res. 2003, 8, 113–120.
• [8] Christensen T.H., Astrup T., Boddum J.K., Hansen B.Ø. and Redemann S.: Water Res. 2000, 34(3), 709–712.
• [9] Diatta J.B., Kociałkowski W.Z. and Grzebisz W.: Commun. Soil Sci. Plant Anal. 34(17–18), 2419–2439.
• [10] Gee G.W. and Bauder J.W.: [in:] Methods of Soil Analysis. Part 1. Physical and Mineralogical Methods, 2nd Edition, Klute A. (ed.), Agron. Monogr. 9 ASA and SSSA, Madison, WI, 1986, p. 383–411.
• [11] Nelson D.W. and Sommers L.E.: [in:] Methods of Soil Analysis. Part 3. Chemical Methods, Sparks D.L. (ed.), SSA Book Ser. 5, 1986, pp. 961–1010, SSSA, Madison, WI.
• [12] Polish Standard, Polish Standardisation Committee, ref. PrPN-ISO 10390 (E): Soil quality and pH determination. First edition, 1994 (in Polish).
• [13] Jackson M.L.: Soil chemical analysis, Prentice-Hall, Inc. Englewood Cliffs, N.J. 1958.
• [14] Thomas G.W.: [in:] Methods of Soil Analysis, Part 2. Chemical and Microbial Properties. 2nd Edition, Page A.L, Miller R.H. and Keeney D.R. (eds.), No. 9, ASA-SSSA, 1982, p. 159–165, Madison, Wisconsin, USA.
• [15] International Standard: Soil Quality – Extraction of trace elements soluble in aqua regia. ISO 11466, Geneva 1995.
• [16] Gupta S.K. and Hani H.: Rapport final COST 681, No. 2, (FAC), 1989.
• [17] Anderson A.: Swedish J. Agric. Res. 1975, 5, 125–135.
• [18] Kabata-Pendias: Heavy metals in soils – issues in Central and Eastern Europe. International Conference, Hamburg 1995, 1, 20–27.
• [19] Matos A.T., Fontes M.P.F., Jordao C.P. and da Costa L.M.: Rev. Brasil. Ciencia do Solo 1996, 20, 379–386.
• [20] Christophi A.C. and Axe L.: J. Environ. Eng. 2000, 126(1), 66–74.
• [21] 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.
• [22] Kurbatov M.H., Wood G.B. and Kurbatow J.D.: J. Phys. Chem. 1951, 55, 1170–1182.
• [23] Honeyman B.D.: Ph.D. thesis, Stanford University, Stanford, CA, USA, 1984.
• [24] Leckie J.O., Benjamin M.M., Haynes K., Kaufaman G. and Altmann S.: CS-1513. Research Project 910–1. Electric Power Research Institute, Palo Alto, CA, USA.