Ocena zanieczyszczeń terenów zdegradowanych z wykorzystaniem informacji przestrzennej na przykładzie przemysłu hutniczego

• Autorzy: Rozpondek R. , Rozpondek K. , Kacprzak M.

Identyfikatory

DOI

10.12912/23920629/70265

Warianty tytułu

EN

Evaluation of contamination of Zn-Pb industry degraded areas using spatial information

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem badań była ocena stopnia zanieczyszczeń metalami ciężkimi fragmentu terenu zalesionego o powierzchni 147 ha (1050 x 1400 m) znajdującego się w okolicy Huty Cynku „Miasteczko Śląskie”, dla potrzeb procesów rekultywacji lub monitoringu. W badaniach zastosowano system GIS. W marcu 2016 roku zaplanowano regularną sieć 29 punktów pomiarowych. Na każdym z punktów pobrano dwie próbki gleb z wierzchniej warstwy gleby 0 – 20cm. Zostały one poddane analizom pod kątem pH, zawartości substancji organicznej i metali ciężkich (As, Ba, Cd, Cu, Ni, Pb i Zn). Wartości pH wahały się między 3,7 a 7,9, materii organicznej 0,8 – 47,1% suchej masy próbki, As 0 – 32,5 mg/kg, Ba 14 – 804 mg/kg, Cd 0 – 19 mg/kg, Cu 3 – 58 mg/kg, Pb 22 – 1893 mg/kg, Zn 36 – 1377 mg/kg. W badanych próbkach nie wykryto niklu. Wykonano rozkłady przestrzenne analizowanych elementów. Stwierdzono znaczną rozpiętość wartości i zróżnicowanie przestrzenne danych. Następnie na podstawie Rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 1 września 2016 r. w sprawie sposobu prowadzenia oceny zanieczyszczenia powierzchni ziemi wytypowano tereny zanieczyszczone metalami ciężkimi. Przyjęto dwie różne dopuszczalne wartości stężeń: pierwsze zgodne z faktycznym sposobem użytkowania gruntu (dopuszczalne wartości dla grupy III – tereny zalesione) oraz drugie związane z ewentualnym podjęciem działań mających na celu zmianę sposobu zagospodarowania terenu (dopuszczalne wartości dla grupy I – tereny zabudowy mieszkaniowej, tereny rekreacyjne). Na podstawie wygenerowanych modeli wyznaczono i obliczono pole powierzchni obszarów, które zawierają wartości wyższe niż dopuszczone w przytoczonym rozporządzeniu. W przypadku grupy III wartości przekroczyły: Zn (obszar 0,9 ha), Pb (46,4 ha) i Cd (27,8 ha). Dla grupy I: As (0,3 ha), Ba (10,2 ha), Cd (53,9 ha), Pb (120,8 ha) i Zn (20,2 ha). Stężenia Ni i Cu były niższe niż wartości dopuszczalne. W pracy wyznaczono także strefy o najwyższych zawartościach metali ciężkich. Dodatkowo zaplanowano sieć monitoringu ze szczególnym uwzględnieniem zanieczyszczeń punktowych.

EN

The aim of this study was to evaluate soil contamination by heavy metals of selected area in the vicinity of the Zinc Smelter „Miasteczko Śląskie” (surface area: 147 ha, 1050 x 1400 meters) for purpose of future reclamation, remediation and monitoring. The study used GIS. Network of 29 measuring points was planned, with particular emphasis on the area with the least amount of pure vegetation. In March 2016, two samples of soil were taken from the top layer of soil 0 – 20cm. Samples were analyzed in terms of pH, soil organic matter and total heavy metal content (As, Ba, Cd, Cu, Ni, Pb and Zn). Values of pH maintained in range of 3,7 – 7,9, organic matter 0,8 – 47,1% of solid content, As 0 – 32,5 mg/kg, Ba 14 – 804 mg/kg, Cd 0 – 19 mg/kg, Cu 3 – 58 mg/kg, Pb 22 – 1893 mg/ kg, Zn 36 – 1377 mg/kg. In collected samples Ni was not detected. Spatial distributions of results were created. A significant data range and spatial differentiation was noted. On the base of the Regulation of the Minister of the Environment from September 1st, 2016 on the method of conducting the assessment of contamination of the surface of the earth, areas contaminated with heavy metals were selected. Two different concentration limits were adopted: first in accordance with the actual method of land use (permissible values for group III – woodland) and second relating to the possible undertaking of measures targeted at changing the land use (limit values for Group I – residential areas, recreational areas). On the basis of the generated models, the area of the surface size that contains values higher than allowed in the quoted regulation were determined and calculated. In case of group III the values were exceeded for: Zn (surface area 0,9 ha), Pb (46,4 ha) and Cd (27,8 ha). For group I: As (0,3 ha), Ba (10,2 ha), Cd (53,9 ha), Pb (120,8 ha) and Zn (20,2 ha). The concentrations of Ni and Cu were lower than the limit value. The paper also determined zones with the highest contents of heavy metals. In addition, a monitoring network with a special focus of area pollution was advised.

Słowa kluczowe

PL

metale ciężkie; rozkład przestrzenny; tereny zdegradowane

EN

heavy metals; spatial distribution; land degradation

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Inżynieria Ekologiczna
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 18, nr 3
• Strony: 106--113
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Rozpondek R.

• Wydział Infrastruktury i Środowiska, Politechnika Częstochowska, ul. Dąbrowskiego 69, 42-200 Częstochowa

autor

Rozpondek K.

• Wydział Infrastruktury i Środowiska, Politechnika Częstochowska, ul. Dąbrowskiego 69, 42-200 Częstochowa

autor

Kacprzak M.

• Wydział Infrastruktury i Środowiska, Politechnika Częstochowska, ul. Dąbrowskiego 69, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• 1. Acosta J.A., Faz. A., Martinez-Martinez S., Zroznoza R., Carmona D.M., Kabas S. 2011. Multivariate statistical and GIS based approach to evaluate heavy metals behavior in mine sites for future reclamation, Journal of Geochemical Exploration, 109(3), 8–17.
• 2. Ahmadi SH., Sedghamiz A. 2008. Application and evaluation of kriging and cokriging methods on groundwater depth mapping. Environmental Monitoring and Assessment. 138(1), 357–368.
• 3. Clemente R., Dickinson N.M., Lepp N.W. 2008. Mobility of metals and metalloids in a multi-element contaminated soil 20 years after cessation of the pollution source activity. Environmental Pollution. 155, 254–261.
• 4. Järup L. 2003. Hazards of heavy metal contamination. British Medical Bulletin. 68, 167–182.
• 5. Kazlauskaitė-Jadzevičė A., Volungevičius J., Gregorauskienė V., Marcinkonis S. 2013. The role of pH in heavy metal contamination of urban soil of urban soil. Journal of Environmental Engineering and Landscape Management. 22(4), 311–318.
• 6. Lu G, Wong D. 2008. An adaptive inverse-distance weighting spatial interpolation technique. Computer&Geosciences. 34(9), 1044–1055.
• 7. Marchiol L., Fellet G., Boscutti F., Montella C., Mozzi R., Guarino C. 2013. Gentle remediation at the former “Pertusola Sud” zinc smelter: Evaluation of native species for phytoremediation purposes. Ecological Engineering. 53, 343–353.
• 8. Ociepa-Kubicka A., Ociepa E. 2012. Toksyczne oddziaływanie metali ciężkich na rośliny, zwierzęta i ludzi, Inżynieria i Ochrona Środowiska, 15(2), 169–180.
• 9. PN-ISO 10390:1997 Jakość gleby – Oznaczanie pH
• 10. PN-ISO 11465:1999 Jakość gleby – Oznaczanie zawartości suchej masy gleby i wody w glebie w przeliczeniu na suchą masę gleby – Metoda wagowa
• 11. PN-ISO 11466:2002 Jakość gleby – Ekstrakcja pierwiastków śladowych rozpuszczalnych w wodzie królewskiej
• 12. Rozpondek R., Rozpondek K. 2017. Issues of Sustainable Development in the Light of a GIS-based Assesment of the Geochemical State of the Aquatic Environment. Problemy Ekorozwoju. 12(1), 131–137.
• 13. Rozpondek R., Wancisiewicz K. 2016. Analiza rozkładu zanieczyszczeń w osadach dennych z zastosowaniem GIS w przybrzeżnej strefie zbiornika wodnego Ostrowy na rzece Biała Oksza, Inżynieria i Ochrona Środowiska. 19(1), 37– 49.
• 14. Rozpondek R., Wancisiewicz K., Kacprzak M. 2016. GIS in the studies of soil and water environment, Journal of Ecological Engineering. 17(3), 134–142.
• 15. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 1 września 2016 r. w sprawie sposobu prowadzenia oceny zanieczyszczenia powierzchni ziemi.
• 16. Singh R., Gautam N., Mishra A., Gupta R. 2011. Heavy metals and living systems: An overview, Indian Journal of Pharmacology. 43(3), 246–253.
• 17. Sollitto D, Romic M., Castrignano A., Romic D., Bakic H. 2010. Assesing heavy metal contamination in soils of the Zagreb region (Northwest Croatia) using multivariate geostatistics, Catena. 80(3), 182–194.
• 18. Sollitto D., Romic M., Castrignano A., Romic D., Bakic H. 2010. Assesing heavy metal contamination in soils of the Zagreb region (Northwest Croatia) using multivariate geostatistics. Catena. 80(3), 182–194.
• 19. Wu G., Kang H., Zhang X., Shao H., Chu L., Ruan C. 2010. A critical review on the bio-removal of hazardous heavy metals from contaminated soils: issues, progress, eco-environmental concerns and opportunities. Journal of Hazardous Materials.174, 1–8.
• 20. Xiaa X., Yanga Z., Lia G., Yua T., Houa O. 2016. Practicability of monitoring soil Cd, Hg, and Pb pollution based on a geochemical survey in China. Available online 19 Dec.
• 21. Yang. F, Cao S., Liu X., Yang K. 2008. Design of groundwater level monitoring network with ordinary kriging. Journal of Hydrodynamics. 20(3), 339–346.
• 22. Zawadzki J. 2011. Metody geostatystyczne dla kierunków przyrodniczych i technicznych. OPW, Warszawa.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).