Assessment of heavy metal contamination in topsoil and soil invertebrates from the Niepolomice Forest

• Autorzy: Chrzan A.

Identyfikatory

DOI

10.2428/ecea.2016.23(3)19

Warianty tytułu

PL

Ocena zawartości metali ciężkich w glebie i bezkręgowcach glebowych w Puszczy Niepołomickiej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The purpose of the research was to determine the respective contents of heavy metals (Pb, Cd, Ni, Zn and Cu) in soil and extracted soil fauna in humid mixed coniferous forest (MHCF), fresh mixed coniferous forest (MFCF) and in fresh mixed forest (MFF) of Niepolomice Forest. The contents of heavy metals varied, depending on the forest type and trophic group. The highest values of cadmium, lead, and copper content were recorded in MFCF, while of nickel in MHCF. Analysis of variance and post-hoc Tuckey’s showed significant differences between the concentrations of Zn and other metals in invertebrates in different types of forest habitats. Bioconcentration factor shows that both soil saprophages and predacious invertebrates accumulated the largest amounts of Cd and smaller amounts of Zn, while the accumulation of remaining metals depended on the type of forest habitat. In fresh mixed coniferous forest predators accumulated heavy metals in the following order: Cd > Zn > Pb > Ni > Cu, in the case of saprohages it was: Cd > Zn > Ni > Cu > Pb.

PL

Celem badań było określenie zawartość metali ciężkich (Pb, Cd, Ni, Zn i Cu) w glebie i wyekstrahowanej faunie glebowej w trzech typach siedliskowych lasu w Puszczy Niepołomickiej – w lesie mieszanym wilgotnym, borze mieszanym świeżym i borze mieszanym wilgotnym. Zawartość metali ciężkich uzależniona była od typu lasu i grupy troficznej. Najwieksze wartości kadmu, ołowiu i miedzi odnotowano w glebie w borze mieszanym świeżym BMśw, a niklu w borze mieszanym wilgotnym BMw. Wskaźnik biokoncentracji wskazuje, że zarówno saprofagi i drapieżne bezkręgowce glebowe w największej ilości kumulowały Cd, w mniejszej Zn, natomiast pozostałe metale kumulowane były w zależności od typu siedliskowego lasu. W borze mieszanym świeżym drapieżne kumulowały metale w kolejności Cd > Zn > Pb > Ni > Cu, a saprofagi Cd > Zn > Ni > Cu > Pb.

Słowa kluczowe

EN

Niepołomice Forest; heavy metals; trophic groups; saprophags; predators; bioconcentration factor values

PL

Puszcza Niepołomicka; metale ciężkie; grupy troficzne; saprofagi; drapieżne; wskaźnik biokoncentracji

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 23, nr 3
• Strony: 347--355
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Chrzan A.

• Department of Ecology and Environmental Protection, Institute of Biology, Pedagogical University of Krakow, ul. Podbrzezie 3, 31–084 Kraków, Poland, phone: [phone]; fax: [phone]

Bibliografia

• [1] Pietramellara G, Ascher J, Ceccherini MT, Renella G. Soil as a biological system. Ann Microbiol. 2002;52:119-131. http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.532.4882&rep=rep1&type= pdf.
• [2] Cortet J, Gomot-De Vauflery A, Poinsot-Balaguer N, Gomot L, Texier C, Cluzeau D. The use of invertebrate soil fauna in monitoring pollutant effects. Eur J Soil Biol. 1999;35:115-134. DOI: 10.1016/S1164-5563(00)00116-3.
• [3] Lavelle P, Decaëns T, Aubert M, Barot S, Blouin M, Bureau F, Margerie P, Mora P, Rossi JP. Soil invertebrates and ecosystem services. Eur J Soil Biol. 2006;42:S3-S15. DOI: 10.1016/j.ejsobi.2006.10.002.
• [4] Dube A, Zbytniewski R, Kowalkowski T, Cukrowska E, Buszewski B. Adsorption and migration of heavy metals in soil. Pol J Environ Stud. 2001;10:5-12. http://www.pjoes.com/pdf/10.1/1-10.pdf.
• [5] Van Straalen NM, Butovsky AD, Pokarzhevskii AS, Zaitsev S, Verhoef R. Metal concentrations in soil and invertebrates in the vicinity of a metallurgical factory near Tula (Russia). Pedobiologia. 2001;45:451-466. DOI: 10.1078/0031-4056-00099.
• [6] Notten MJM, Oosthoek AJP, Rozema J, Aerts R. Heavy metal concentrations in a soil-plant-snail food chain along a terrestrial soil pollution gradient. Environ Pollut. 2005;138:178-190. DOI: 10.1016/j.envpol.2005.01.011.
• [7] Singh S, Kumar M. Heavy metal load of soil, water and vegetables in peri-urban Delhi. Environ Mon Assess. 2006;120:79-91. DOI: 10.1007/s10661-005-9050-3.
• [8] Qiao M, Cai C, Huang Y, Liu Y, Lin A, Zheng Y. Characterization of soil heavy metal contamination and potential health risk in metropolitan region of northern China. Environ Mon Assess. 2011;172:353-365. DOI: 10.1007/s10661-010-1339-1.
• [9] Heikens A, Peijnenburg WJGM, Hendriks AJ. Bioaccumulation of heavy metals in terrestrial invertebrates. Environ Pollut. 2001;113:385-393. http://dx.doi.org/10.1016/S0269-7491(00)00179-2.
• [10] Manta DS, Angelone M, Bellanca A, Neri R, Sprovieri M. Heavy metals in urban soils: A case study from the city of Palermo (Sicily), Italy. Sci Total Environ. 2002;300:229-243. DOI: 10.1016/S0048-9697(02)00273-5.
• [11] Qing X, Yutong Z, Shenggao L. Assessment of heavy metal pollution and human health risk in urban soils of steel industrial city (Anshan), Liaoning, Northeast China. Ecotoxicol Environ Saf. 2015;120:377-385. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2015.06.019.
• [12] Van Gestel CAM. Physico-chemical and biological parameters determine metal bioavailability in soils. Sci Total Environ. 2008;406:385-395. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2008.05.050.
• [13] Modrzewska B, Wyszkowski M. Trace metals content in soils along the state road 51 (northeastern Poland). Environ Mon Assess. 2014;186:2589-2597. DOI: 10.1007/s10661-013-3562-z.
• [14] González-Miqueo L, Elustondo D, Lasheras E, Bermejo R, Santamaría JM. Heavy metal and nitrogen monitoring using moss and topsoil samples in a Pyrenean Forest Catchment. Water Air Soil Pollut. 2010; 210:335-346. DOI: 10.1007/s11270-009-0256-9.
• [15] Morgan JE, Morgan AJ. Earthworms as biological monitors of cadmium, copper, lead and zinc in metalliferous soils. Environ Pollut. 1988;54:123-138. DOI: 10.1016/0269-7491(88)90142-X.
• [16] Lavelle P. Functional domains in soils. Ecol Res. 2002;17(4):441-450. DOI: 10.1046/j.1440-1703.2002.00509.x.
• [17] Nahmani J, Lavelle P. Effects of heavy metal pollution on soil macrofauna in a grassland of Northern France. Eur J Soil Biol. 2002;38:297-300. doi.org/10.1016/S1164-5563(02)01169-X.
• [18] Nahmani J, Rossi JP. Soil macroinvertebrates as indicators of pollution by heavy metals. CR Biol. 2003;326:295-303. DOI: 10.1016/S1631-0691(03)00070-2.
• [19] Rożen A, Sobczyk Ł, Kapusta P, Niklińska M. Heavy metal concentrations in Enchytraeidae (Oligochaeta) in the Niepołomice Forest. Ecotoxicol Environ Safe. 2004;57:81-88. http://dx.doi.org/10.1016/j.ecoenv.2003.08.006.
• [20] Jelaska LŠ, Blanuša M, Durbešić P, Jelaska SD. Heavy metal concentrations in ground beetles, leaf litter, and soil of a forest ecosystem. Ecotoxicol Environ Safe. 2007;66:74-81. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2005.10.017.
• [21] Gongalsky KB, Filimonova ZhV, Zaitsev AS. Relationship between soil invertebrate abundance and soil heavy metal contents in the environs of the Kosogorsky metallurgical plant, Tula Oblast. Russ J Ecol. 2010;41:67-70. DOI: 10.1134/S1067413610010133.
• [22] Jung MP, Lee JH. Bioaccumulation of heavy metals in the wolf spider, Pardosa astrigera L. Koch (Araneae: Lycosidae). Environ Mon Assess. 2012;184:1773-1779. DOI: 10.1007/s10661-011-2077-8.
• [23] Santorufo L, Van Gestel CAM, Rocco A, Maisto G. Soil invertebrates as bioindicators of urban soil quality. Environ Pollut. 2012;161:57-63. DOI: 10.1016/j.envpol.2011.09.042.
• [24.] Gruszczyk A. Siedliskowe typy lasu Puszczy Niepołomickiej.(Habitat types of Niepołomicki Forest). Studia Ośrodka Dokumentacji Fizjograficznej. Kraków: Wydawnictwo PAN; 1981;9:205-219.
• [25] Wołek J. Introduction to statistics for biologists. Kraków: Scientific Publisher of Pedagogical University of Cracow; 2006; pp 421.
• [26] Sokal RR, Rohlf FJ. Biometry: The principles and practices of statistics in biological research. New York: WH Freeman and Company; 2012; pp 937.
• [27] Rozporządzenie ministra środowiska z dnia 9 września 2002 r. w sprawie standardów jakości gleby oraz standardów jakości ziemi. (Regulation of the Minister of the Environment on September 2002 on the standards of the soil quality and ground quality) 1.09.2002. (Polish J Laws 2002 No. 165, item 1359 of 4 October 2002).
• [28] Chrzan A, Marko-Worłowska M, Formicki G. Heavy metals concentration in forest soils. Fresenius Environ Bull. 2013;22:1993-1996. https://scholar.google.pl/scholar?hl=pl&q=Fresenius+Environ+Bull.+2013%3B+22%3A1993-1996&btnG=&lr=

Uwagi

PL

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