Research Into the Metal/Metalloid Movements in Soil and Groundwater in the Areas Surrounding the Coal Waste Dump Hałda Ruda (Upper Silesia, Poland)

Jabłońska-Czapla, M.; Rosik-Dulewska, C.; Szopa, S.; Zerzucha, P.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Research Into the Metal/Metalloid Movements in Soil and Groundwater in the Areas Surrounding the Coal Waste Dump Hałda Ruda (Upper Silesia, Poland)

Autorzy

Jabłońska-Czapla M. , Rosik-Dulewska C. , Szopa S. , Zerzucha P.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

23_jablonska_czapla_research_ROS_2015_1.pdf

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Badania nad przemieszczaniem się metali i metaloidów w glebie i wodzie gruntowej terenów otaczających zwał odpadów pogórniczych Hałda Ruda, Górny Śląsk, Polska

Języki publikacji

Abstrakty

Górny Śląsk to najbardziej przekształcone w wyniku działalności człowieka terytorium Polski. Celem pracy była optymalizacja i walidacja ilościowego oznaczania metali i metaloidów przy użyciu techniki EDXRF i ICP-MS do identyfikacji zanieczyszczeń na obszarach wokół składowiska odpadów pogórniczych, Hałda Ruda (Zabrze, Polska Południowa) oraz określenie sposobu, w jaki metale i niemetale przenoszą się w glebach i wodach gruntowych na omawianym obszarze. Stężenia 27 metali i metaloidów oznaczano w próbkach gleb za pomocą techniki EDXRF. Próbki wód gruntowych pobierano comiesięcznie między 2010 i 2012 i analizowano techniką ICP-MS. Uzyskane wyniki badań poddano analizie chemometrycznej, co pozwoliło na znalezienie transektów z największym stopniem dywersyfikacji obiektu. Analiza PCA potwierdziła istnienie pewnej grupy pierwiastków charakteryzujących się silną korelację pomiędzy ich zawartością w próbkach gleb. Hałda Ruda nadal jest źródłem zanieczyszczeń w środowisku wodnogruntowym, szczególnie na terenach leżących w kierunku spływu wód gruntowych oraz w obszarze pod wpływem dominujących wiatrów południowo-zachodnich. W próbkach wód pobieranych na spływie wód gruntowych stwierdzono najwyższe stężenia toksycznych metali przekraczające dopuszczalne normy. Szczególnie podwyższone stężenie obserwowano w przypadku ołowiu, arsenu, chromu i cynku. Badania stężenia metali i metaloidów w glebach z obszarów otaczających teren zwału, w porównaniu z wytycznymi jakości gleb, jasno wskazują, że tereny usytuowane na spływie wód gruntowych są znacznie bardziej zanieczyszczone, a ich wartości wielokrotnie przekraczają dopuszczalne normy. Stężenie ołowiu w glebie przekraczało nawet 2000 mg/kg. Zaobserwowano również ogromne przekroczenia poziomu dopuszczalnego stężenia miedzi, manganu, chromu lub cynku. Maksymalne stężenia Cu, Zn, Pb lub Cr w wierzchnich warstwach gleby przekraczały kilka tysięcy mg/kg.

Słowa kluczowe

ICP-MS EDXRF soil groundwater heavy metals chemometric analysis PCA

ICP-MS EDXRF gleba wody gruntowe metale ciężkie analiza chemometryczna PCA

Wydawca

Politechnika Koszalińska

Czasopismo

Rocznik Ochrona Środowiska

Rocznik

2015

Tom

Tom 17, cz. 1

Strony

367--395

Opis fizyczny

Bibliogr. 41 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Jabłońska-Czapla M.

Institute of Environmental Engineering PAS, Zabrze

autor

Rosik-Dulewska C.

Institute of Environmental Engineering PAS, Zabrze

autor

Szopa S.

Institute of Environmental Engineering PAS, Zabrze

autor

Zerzucha P.

University of Silesia

Bibliografia

1. Abdi H., Williams L. J.: Principal component analysis. WIREs Computational Statistics, 2, 433–447 (2010).
2. Akyuz S., Akyuz T., Algan A. O., Mukhamedshina N. M., Mirsagatova A. A.: Energy dispersive X-ray fluorescence and neutron activation analysis of surficial sediments of the Sea of Marmara and the Black Sea around Istanbul. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 254, 569–575 (2002).
3. Aleksander-Kwaterczak U., Ciszewski D.: Groundwater hydrochemistry and soil pollution in a catchment affected by an abandoned lead–zinc mine: functioning of a diffuse pollution source. Environmental Earth Sciences, 65, 1179–1189 (2012).
4. Aleksander-Kwaterczak U., Helios-Rybicka E.: Contaminated sediments as a potential source of Zn, Pb, and Cd for a river system in the historical metalliferous ore mining and smelting industry area of South Poland. Journal of Soils and Sediments, 9, 13–22 (2009).
5. Astel A., Głosińska G., Sobczyński T., Boszke L., Simeonov V., Siepak J.: Chemometrics in the assessment of the sustainable development rule implementation. Central European Journal of Chemistry, 4, 543–564 (2006).
6. Benvenuti M., Mascaro I., Corsini F., Lattanzi P., Parrini P., Tanelli G.: Mine waste dumps and heavy metal pollution in abandoned mining district of Boccheggiano (Southern Tuscany, Italy). Environmental Geology, 30, 238–243 (1997).
7. Bi X., Feng X., Yang Y., Qiu G., Li G., Li F.: Environmental contamination of heavy metals from zinc smelting areas in Hezhang County, western Guizhou, China. Environment International, 32, 7, 883–890 (2006).
8. Boyle J. F.: Rapid elemental analysis of sediment samples by isotope source XRF. Journal of Paleolimnology, 23, 213–218 (2000).
9. Cakir C., Budak G., Karabulut A., Sahin Y.: Analysis of trace elements in different three region coals in Erzurum (Turkey): a study using EDXRF. Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer, 76, 101–106 (2003).
10. Dang Z., Liu C., Haigh M. J.: Mobility of heavy metals associated with the natural weathering of coal mine spoils. Environmental Pollution, 118,419–426 (2002).
11. Dinelli E., Tateo F.: Factors controlling heavy-metal dispersion in mining areas: the case of Vigonzano (northern Italy), Fe-Cu sulfide deposit associated with ophiolitic rocks. Environmental Geology, 40, 1138–1150 (2001).
12. Dos Anjos M. J., Lopes R. T., Assis J. T., Cesareo R., Barradas C. A. A.: Quantitative analysis of metals in soil using X-ray fluorescence. Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy, 55, 1189–1194 (2000).
13. EU report from the commission to the European Parliament, the Council, the European Economic and Social Committee and the Committee of the Regions. The implementation of the Soil Thematic Strategy and ongoing activities
14. Evanco C. R., Dzombak D. A.: Remediation of Metals Contaminated Soils and Groundwater, Pittsburgh, USA, TE-97-01 Technology Evaluation Report, 1997.
15. Frankowski M., Zioła-Frankowska·A., Kurzyca I., Novotný K., Vaculovic T., Kanický: Determination of aluminium in groundwater samples by GFAAS, ICPAES, ICPMS and modelling of inorganic aluminium complexes. Environmental Monitoring and Assessment, 182, 71–84 (2011).
16. Henriques F. S.: Heavy Metal Content of Spoil Heaps from an Abandoned Iron- and Copper-Mine and Metal Accumulation in Armeria linkiana Nieto Feliner. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 68, 555–560 (2002).
17. Jabłońska-Czapla M., Szopa S., Rosik-Dulewska Cz.: Impact of mining dump on the accumulation and mobility of metals in the Bytomka River sediments. Archives of Environmental Protection, 40, 2, 3–19 (2014).
18. Jha S. K, Chavan S. B., Pandit G. G., Negi B. S., Sadasivan S.: Fluxes of Trace and Toxic Elements in Creek Sediment Near Mumbai, India. Environmental Monitoring and Assessment, 76, 249–262 (2002).
19. Jollife I.T.: Principal Component Analysis, New York, Springer-Verlag
20. Jorgensen N., Laursen J., Viksna A., Pind N., Holm P. E.: (2005). Multi-elemental EDXRF mapping of polluted soil from former horticultural land. Environment International, 31, 43–52 (2002).
21. Lewinska-Preis L., Jabłonska M., Fabianska M. J., Kita A.: Bioelements and mineral matter in human livers from the highly industrialized region of the Upper Silesia Coal Basin (Poland). Environmental Geochemistry and Health, 33, 595–611 (2011).
22. Mahmoud H. M., Abbady A. G. E., Khairy M. A., Abdehalim A. S., ElTaher A.: Multi-element determination in sandstone rock by instrumental neutron activation analysis. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 264, 715–718 (2005).
23. Marguí E., Padilla R., Hidalgo M. Queralt, I. Van Grieken R.: Highenergy polarized-beam EDXRF for trace metal analysis of vegetation samples in environmental studies. X-Ray Spectrometry, 35, 169–175 (2006).
24. PN-90-C-04540/01: 1990 – Water and wastewater – pH, acidity and alkalinity tests – Determination of pH of water and wastewater with a conductivity of 10 µS/cm and above.
25. PN-EN 27888:1999 – Water quality – Determination of electrical conductivity.
26. PN-ISO 10390:1997 – Soil quality – Determination of pH.
27. PN-ISO 11265:1997 – Soil quality – Determination of electrical conductivity.
28. Regulation of the Minister of Health on 23 July 2008, about ground water quality, No. 143 pos. 896th.
29. Regulation of the Minister of Environment on 9 September 2002. Standards on soil quality, No. 165 pos. 1359.
30. Skorek R., Jabłońska M., Polowniak M., Kita A., Janoska P., Buhl F.: Application of ICP-MS and various computational methods for drinking water quality assessment from the Silesian District (Southern Poland). Central European Journal of Chemistry, 10(1), 71–84 (2012).
31. Sojka M., Siepak M., Zioła A., Frankowski M., Murat-Błażejewska S., Siepak J.: Application of multivariate statistical techniques for evaluation water quality of the Mała Wełna river catchment, (WEST POLAND). Environmental Monitoring and Assessment, 147, 159–170 (2008).
32. Szczepanska J., Twardowska I.: Distribution and environmental impact of coal-mining wastes in Upper Silesia, Poland. Environmental Geology, 38, 249–258 (1999).
33. US EPA Ecological Soil Screening Level (Eco-SSL) Guidance and Documents http://www.epa.gov/oerrpage/superfund/programs/risk/ecorisk/ ecossl.htm.
34. US EPA The Safe Drinking Water Act (SDWA), Pub. L. 93-523, 88 Stat. 1660 (1974). 35. EU Council Directive 98/83/EC of 3 November 1998 on the quality of water intended for human consumption.
36. Walna B., Siepak K., Drzymała S.: Soil degradation in the Wielkopolski National Park (Poland) as an effect of acid rain simulation. Water, Air, and Soil Pollution, 130, 1727–1732 (2001).
37. Wold S., Esbensen K., Geladi P.: Principal Component Analysis. Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems, 2, 37–52 (1987).
38. Yu K. N., Yeung Z., Lee L., Stokes M. J., Kwok R.: Determination of multi-element profiles of soil using energy dispersive X-ray fluorescence (EDXRF). Applied Radiation and Isotopes, 57, 279–286 (2002).
39. Zhan X.: Application of polarized EDXRF in geochemical sample analysis and comparison with WDXRF. X-Ray Spectrometry, 34, 207–211 (2005).
40. Zerzucha P., Walczak B.: Concept of (dis)similarity in data analysis. Trends in Analytical Chemistry, 38, 116–128 (2012).
41. Zerzucha P., Boguszewska D., Zagdańska B., Walczak B.: Nonparametric multivariate analysis of variance in proteomic response

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-d8692acd-8611-4132-8d79-6cf4fc59bcfa