Possibilities of Heavy Metals Available for Plants Determination in the Soil of an Industrial Zone

• Autorzy: Greinert A. , Fruzinska R. , Kostecki J. , Bednarz K.

Warianty tytułu

PL

Możliwości oznaczania metali ciężkich dostępnych dla roślin w glebach terenów przemysłowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

For the determination of bioavailable form of heavy metals in soils the extraction methods using different extractors have been used in soil science. They presented analyzed content in the soil solution and different ways combined with the sorption complex. The problem is to indicate the boundary beyond which the element can be regarded as permanently absorbed. This problem is even larger in relation to soil under strong anthropopressure, which sorption complex is subjected to many actions dynamic sliding the boundary between sorption and desorption. The work shows the results of analyses made on the industrial soil material (Technosols), using as extractors 1 M salt solutions: KCl, MgCl₂, NH₄NO₃, KNO₃, NH₄OAc and 0.01 M CaCl₂, to demonstrate the potential bioavailability of Cd, Co, Cu, Ni, Pb and Zn. 1 M KNO₃ and KCl solutions were relatively stronger extractors of Ni, Cd and Co than the other ones. The relatively weak extractors of analysed heavy metals are 0.01 M CaCl₂, 1 M MgCl₂ and 1 M NH₄NO₃. An intermediate effect of 1 M NH₄OAc extraction has been marked.

PL

Do oznaczenia formy biodostępnej metali ciężkich w glebach używane są w gleboznawstwie metodyki oparte o ekstrakcję z użyciem różnych ekstraktorów. Ukazują one analizowaną zawartość w roztworze glebowym oraz w różny sposób związaną z kompleksem sorpcyjnym gleb. Problemem jest wskazanie granicy, poza którą dany pierwiastek można uznać za zabsorbowany trwale. Problem ten jest jeszcze większy w odniesieniu do gleb pod silną antropopresją, których kompleks sorpcyjny podlega wielu działaniom dynamicznie przesuwającym granicę sorpcji i desorpcji. W pracy ukazano wyniki działania na glebę industrialną (Technosols) 1 M roztworami soli: KCl, MgCl₂, NH₄NO₃, KNO₃ i NH₄OAc oraz 0.01 M CaCl₂, celem wykazania potencjalnej biodostępności Cd, Co, Cu, Ni, Pb i Zn. 1 M roztwory KNO₃ i KCl okazały się relatywnie mocniejszymi ekstraktorami Ni, Cd i Co niż pozostałe. Relatywnie słabymi ekstraktorami wobec analizowanych metali ciężkich są 0.01 M CaCl₂, 1 M MgCl₂ oraz 1 M NH₄NO₃. Pośrednią mocą odznaczył się 1 M NH₄OAc.

Słowa kluczowe

EN

heavy metals extraction; available form of heavy metals; industrial soil

PL

ekstrakcja metali ciężkich; biodostępne formy metali ciężkich; strefy przemysłowe

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 20, nr 2
• Strony: 251--260
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., tab.

Twórcy

autor

Greinert A.

• Department of Land Protection and Reclamation, Institute of Environmental Engineering, University of Zielona Gora, ul. Prof. Z. Szafrana 15, 65–516 Zielona Góra, Poland

autor

Fruzinska R.

autor

Kostecki J.

autor

Bednarz K.

Bibliografia

• [1] BbodSchV. Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung vom 12. Juli 1999 (BGBl. I S. 1554). die zuletzt durch Artikel 16 des Gesetzes vom 31. Juli 2009 (BGBl. I S. 2585) geändert worden ist.
• [2] DzU 02.165.1359. The Minister of Environment Regulation. dated 9 September 2002. on standards for soil quality standards and earth quality standards. (Law Gazette 02.165.1359 dated 4 October 2002).
• [3] Eikmann Th, Kloke A, Eikmann S. Environmental. medical and toxicological assessment of soil contamination. Kluwer Academic Publishers. Contaminated Soil. 1993;I:327-336. DOI 10.1007/978-94-011-2018-0_49.
• [4] Martinez T, Alonso E, Gonzalez De Goldeano L, Cambra K. Setting soil quality standards for health protection in the Basque autonomus community. Kluwer Academic Publishers. Contaminated Soil. 1995;I:739-740. DOI 10.1007/978-94-011-0415-9_200.
• [5] Bachmann G, Freier K, Konietzka R. Soil levels based on the German Soil Protection Bill. Kluwer Academic Publishers. Contaminated Soil. 1995;I:711-719. DOI 10.1007/978-94-011-0415-9_191.
• [6] Vrščaj B, Poggio L, Marsan FA. A method for soil environmental quality evaluation for management and planning in urban areas. Land Urb Plan. 2008;88:81-4.
• [7] Hooda PS. 1: Introduction, 11: Assessing Bioavailability of Soil Trace Elements. In: Trace elements in soils. Hooda PS, editor. Chichester, UK: A John Wiley and Sons Ltd Publication, Blackwell Publishing Ltd; 2010;3-7:229-255. DOI: 10.1002/9781444319477.ch11.
• [8] Alloway BJ, Ayres DC. Chemical principles of environment pollution. Suffolk: Stanley Thornes Publishers Ltd; 1997.
• [9] Kabata-Pendias A, Pendias H. Biogeochemia pierwiastków śladowych. Wydanie 2, Warszawa: Wyd Nauk PWN; 1999.
• [10] Rao CRM, Sahuquillo A, Lopez Sanchez JF. A Review of the Different Methods Applied in Environmental Geochemistry for Single and Sequential Extraction of Trace Elements in Soils and Related Materials. Water Air Soil Pollut. 2008;189:291-333. DOI 10.1007/s11270-007-9564-0.
• [11] Impellitteri CA, Allen HE, Yin Y, You S-J, Saxe JK. Soil Properties Controlling Metal Partitioning. In: Heavy metals release in soils. Selim HM, editor. Newark, Delaware, USA: Sparks DL CRC Press LLC; 2001:149-166.
• [12] Dziadek K, Wacławek W. Metals in environment. Part I: Heavy metals (Zn. Cu. Ni. Pb. Cd) in soil environment. Chem Dydakt Ekol Metrol. 2005;1/2:33-44.
• [13] Burghardt W, editor. Urbaner Bodenschutz. Berlin–Heidelberg: Springer Verlag; 1996.
• [14] Meuser H. Schadstoffpotential technogener Substrate in Boden urban-industrieller Verdichtungsräume. Z Pflanzenernahr Bodenk 159. Vch Verlagsgesellschaft Mbh. 1996:621-628.
• [15] Hiller DA, Meuser H. Urbane Böden. Berlin: Springer Verlag; 1998.
• [16] Greinert A. Studies on the soils of the urban area of Zielona Góra. Zielona Góra: Oficyna Wydawnicza Uniwersytetu Zielonogórskiego; 2003.
• [17] Menzies NW, Donn MJ, Kopittke PM. Evaluation of extractants for estimation of the phytoavailable trace metals in soils. Environ Pollut. 2007;145(1):121-130. DOI 10.1016/j.envpol.2006.03.021.
• [18] Szumska (Wilk) M, Gworek B. Methods of searching heavy metals in sewage sludge Components. Env Prot Natural Res. 2009;41:42-63 (in Polish).
• [19] Borkowski W, editor. Zastal 1945-1985. Zielona Góra: Wyd Zaodrzańskie Zakłady Przemysłu Metalowego im M Nowotki ZASTAL; 1985.
• [20] Eckert M. Zastal 1876-1976. Zielona Góra: Wyd WSP; 1980.
• [21] IUSS Working Group WRB. World Reference Base for Soil Resources 2006. First update 2007. World Soil Resources Reports No 103. FAO. Rome; 2007
• [22] Takeda A, Tsukada H, Takaku Y, Hisamatsu S, Inaba J, Nanzyo M. Extractability of major and trace elements from agricultural soils using chemical extraction methods: application for phytoavailability assessment. Soil Sci Plant Nutr. 2006;52(4):406-417. DOI 10.1111/j.1747-0765.2006.00066.x.
• [23] Grove JH, Fowler CS, Sumner ME. Determination of the charge character of selected acid soils. SSSA J. 1982;46(1):32-38. DOI 10.2136/sssaj1982.03615995004600010006x.
• [24] Tessier A, Campbell PGC, Bisson M. Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metals. Anal Chem. 1979;51(7):844-851. DOI: 10.1021/ac50043a017
• [25] Schramel O, Michalke B, Kettrup A. Study of the copper distribution in contaminated soils of hop fields by single and sequential extraction procedures. Sci Total Environ. 2000;263(1-3):11-22. DOI 10.1016/S0048-9697(00)00606-9.
• [26] Gupta AK, Sinha S. Role of Brassica juncea (L.) Czern (var Vaibhav) in the phytśxtraction of Ni from soil amended with fly ash: Selection of extractant for metal bioavailability. J Hazard Mater. 2006;136(2):371-378. DOI 10.1016/j.jhazmat.2005.12.025.
• [27] Gryschko R, Kuhnle R, Terytze K, Breuer J, Stahr K. Soil extraction of readily soluble heavy metals and As with 1 M NH4NO3-solution. Evaluation of DIN 19730. J Soils Sed. 2005;5(2):101-106. DOI 10.1065/jss2004.10.119.
• [28] ISO 11466. 1995. International Standard. Soil Quality – Extraction of trace elements soluble in aqua regia.
• [29] Basta NT, Ryan JA, Chaney RL. Trace element chemistry in residual-treated soil: Key concepts and metal bioavailability. J Environ Qual. 2005;34(1):49-63. DOI 10.2134/jeq2005.0049.
• [30] Houba VJG, Lexmond ThM, Novozamsky I, Van Der Lee JJ. State of the art and future developments in soil analysis for bioavailability assessment. Sci Total Environ. 1996;178(1-3):21-28. DOI 10.1016/0048-9697(95)04793-X.
• [31] Sahuquillo A, Rigol A, Rauret G. Overview of the use of leaching/extraction tests for risk assessment of trace metals in contaminated soils and sediments. Tr Anal Chem. 2003;22(3):152-159. DOI 10.1016/S0165-9936(03)00303-0.
• [32] Navas A, Lindhorfer H. Geochemical speciation of heavy metals in semiarid soils of the central Ebro Valley (Spain). Environ Int. 2003;29:61-68. DOI 10.1016/S0160-4120(02)00146-0.
• [33] DIN 19730 (1996): Bodenbeschaffenheit – Extraktion von Spurenelementen mit Ammoniumnitratlösung. Normenausschuß Wasserwesen (NAW) im DIN Deutsches Institut für Normung eV.