Distribution of Cr, Pb, Cu, Cd and Zn in sediments of the Dobczyce Dam reservoir (Southern Poland)

• Autorzy: Macherzynski M. , Reczyński W. , Parker A. , Górecki J. , Gołaś J.

Warianty tytułu

PL

Rozkład zawartości Cr, Pb, Cu, Cd i Zn w sedymentach zaporowego zbiornika Dopczyckiego usytuowanego w południowej Polsce

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Sediments play a fundamental role in the behaviour of contaminants in aquatic systems. Various processes in sediments, eg adsorption-desorption, oxidation-reduction, ion exchange or biological activities, can cause accumulation or release of metals and anions from the bottom of reservoirs, and have been recently studied in Polish waters [1-3]. Sediment samples from layer A: (1÷6 cm depth in direct contact with bottom water); layer B: (7÷12 cm depth moderate contact); and layer C: (12+ cm depth, in theory an inactive layer) were collected in September 2007 from six sites representing different types of hydrological conditions along the Dobczyce Reservoir (Fig.1). Water depths at the sampling points varied from 3.5 to 21 m. We have focused on studying the distribution and accumulation of several heavy metals (Cr, Pb, Cd, Cu and Zn) in the sediments. The surface, bottom and pore water (extracted from sediments by centrifugation) samples were also collected. Possible relationships between the heavy-metal distribution in sediments and the sediment characteristics (mineralogy, organic matter) as well as the Fe, Mn and Ca content of sediments, have been studied. The O2 concentrations in water samples were also measured. The heavy metals in sediments ranged from 19.0 to 226.3 mg/kg of dry mass (ppm). The results show considerable variations in heavy-metal concentrations between the 6 stations, but not in the individual layers (A, B, C). These variations are related to the mineralogy and chemical composition of the sediments and their pore waters.

PL

Sedyment ma zasadniczy wpływ na rozmieszczenie i przemieszczanie się szkodliwych składników w systemach wodnych. Procesy, takie jak: adsorpcja-desorpcja, utlenianie-redukcja, wymiana jonowa, aktywność biologiczna, mogą spowodować akumulację lub uwalnianie metali i anionów z osadów dennych zbiorników wodnych i są ostatnio przedmiotem badań również w Polsce [1-3]. Próbki sedymentów - warstwa A: 1÷6 cm (bezpośredni kontakt z wodą przydenną), B: 7÷12 cm (umiarkowany kontakt) oraz C: 12+ cm (teoretycznie nieaktywna warstwa sedymentu) zostały pobrane we wrześniu 2007 roku z 6 punktów reprezentujących odmienne warunki hydrogeologiczne Zbiornika Dobczyckiego. Głębokość w tych punktach wahała się w granicach od 3,5 do 21 m. Głównym celem eksperymentu było określenie rozkładu i akumulacji kilku metali ciężkich (Cr, Pb, Cd, Cu i Zn) w tych sedymentach. Przy okazji zostały pobrane próbki wody wierzchniej i przydennej oraz otrzymano próbki wody porowej poprzez odwirowanie sedymentów. W analizie wyników omówiono prawdopodobne zależności pomiędzy rozkładem metali ciężkich w sedymentach a właściwościami tych sedymentów (skład mineralogiczny, zawartość materii organicznej), a także zawartością Fe, Mn i Ca w tych próbkach. Dodatkowo zmierzono zawartości tlenu w próbkach wodnych. Zawartości metali ciężkich w badanych próbkach znajdują się w przedziale od 19,0 do 226,3 mg/kg suchej masy (ppm). Wyniki te wskazują na znaczące różnice stężeń poszczególnych metali w różnych 6 punktach pobrania próbek, ale nie w przekrojach poprzecznych (A, B, C) każdego badanego rdzenia sedymentu. Zaobserwowane różnice są związane z właściwościami mineralogicznymi i składem chemicznym sedymentów i ich wód porowych.

Słowa kluczowe

EN

sediment accumulation; heavy metals; distribution; accumulation; immobilization

PL

sedyment; metale ciężkie; rozkład zawartości; akumulacja; immobilizacja

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 2, No. 2
• Strony: 281--289
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Macherzynski M.

• Department of Environmental Chemistry

autor

Reczyński W.

• Department of Analytical Chemistry, AGH University of Science and Technology, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Parker A.

• University of Reading, RG6 6AB Reading, School of Human and Environmental Sciences, United Kingdom

autor

Górecki J.

• Department of Environmental Chemistry

autor

Gołaś J.

• Department of Environmental Chemistry

Bibliografia

• [1] Helios-Rybicka E. and Kyzioł J.: Zesz. Nauk. AGH, Sozol. Sozotechn., 1991, (31), 45 (in Polish).
• [2] Kabata-Pendias A. and Pendias H.: Biogeochemia pierwiastków śladowych (Biogeochemistry of trace elements). WN PWN, Warszawa 1993 (in Polish).
• [3] Bojakowska I.: Influence of sewage disposal on heavy metal accumulation in chosen Polish rivers sediments. Instructions and methods of geological surveys. Nation. Geolog. Inst., 1995, 55, 78.
• [4] Echeverria J.C., Morera M.T., Mazkiaran C. and Garrido, J.J.: Competitive sorption of heavy metal by soils. Isotherms and fractional factorial experiments. Environ. Pollut., 1998, 101, 275-284.
• [5] Sahuquillo A., Rigol A. and Rauert G.: Overview of the use of leaching/extraction tests for risk assessment of trace metals in contaminated soils and sediments. Trends Anal. Chem., 2003, 3(22), 152-159.
• [6] Macherzynski M., Reczyński W., Sanecki J., Górecki J. and Gołaś J.: Sediment Samples from the Dobczyce Dam Reservoir (Southern Poland). Arch. Environ. Protect., 2008, 3(34), 211-221.
• [7] Weir A.H., Ormerod E.C. and El Mansey I.M.I.: Clay mineralogy of the western Nile Delta. Clay Minerals, 1975, 10, 369-386.
• [8] Reczyński W., Jakubowska M., Gołaś J., Parker A. and Kubica B.: The Chemistry of Sediments from the Dobczyce Reservoir, Poland, and the Environmental Implications (in preparation).
• [9] Szarek-Gwiazda E.: Metale cięŻkie w wodzie i osadzie dennym (Heavy metals in water and bottom sediments) in Starmach. J. & G. Mazurkiewicz-Boroń (Eds.), Zbiornik Dobczycki - ekologia - eutrofizacja – ochrona. ZBW PAN, Kraków 2000, pp. 81-95 (in Polish).
• [10] Szarek-Gwiazda E. and Mazurkiewicz-Boroń G.: Deposition of copper in the eutrophic, submontane Dobczyce dam reservoir (southern Poland) - role of speciation. Water, Air, Soil Pollut., 2002, 140(1-4), 203-218.
• [11] Gołaś J., Kubica B., Reczyński W., Kwiatek W.M., Jakubowska M., Skiba M., Stobiński M., Dutkiewicz E.M., Posmyk G., Jones K.W., Olko M. and Górecki J.: Preliminary Studies of Sediments From the Dobczyce Drinking Water Reservoir. Polish J. Environ. Stud., 2005, 5, 577-584.
• [12] Macherzynski M., Parker A., Reczyński W., Skiba M., Iwanicha A, Górecki J. and Gołaś J.: Study of Accumulation Equilibria of Weakly-Bound Inorganic Components in Sediments from the Dobczyce Drinking-Water Reservoir, Poland (in preparation).
• [13] Nowlin W.H., Evarts J.L. and Vanni M.J.: Release rates and potential fates of nitrogen and phosphorus from sediments in a eutrophic reservoir. Freshwater Biol., 2005, 50, 301-322.
• [14] Baldwin D.S., Mitchell A.M. and Olley J.M.: Pollutant sediment interactions: sorption, reactivity and transport of phosphorus. Agricult., Hydrol. Water Qual., 2002, 265-280.
• [15] Macherzynski M., Skiba M., Górecki J., Parker A. and Gołaś, J.: Investigation of sorption and accumulation processes in bottom-water and sediments from the drinking water reservoir. [In:] 7th Polish Conference on Analytical Chemistry “Analytics in civilization development”. Toruń 2005, p. 196.
• [16] MOŚZNiL: Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 16 kwietnia 2002 r. w sprawie rodzajów oraz stężeń substancji, które powodują, że urobek jest zanieczyszczony (DzU Nr 55, poz. 498) (decree by the Polish Government).
• [17] Bojakowska I.: Kryteria oceny zanieczyszczenia osadów wodnych (Criteria for evaluation of water sediments pollution). Przegl. Geolog., 2001, 49(3), 213-218 (in Polish).
• [18] EU Directive: 98/83/EEC from 3.11.1998.