Metale ciężkie w osadach dennych - metody stosowane do oceny stopnia ich zanieczyszczenia oraz potencjalnego ryzyka ekologicznego

• Autorzy: Tytła Malwina

Warianty tytułu

EN

Heavy metals in bottom sediments - methods used to evaluate their contamination level and potential ecological risk

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zanieczyszczenie zbiorników wodnych metalami ciężkimi (pierwiastkami potencjalnie toksycznymi) stanowi poważny problem w ujęciu środowiskowym, zarówno w Polsce, jak i na świecie. Metale przenikają do wód wraz ze ściekami przemysłowymi i bytowymi oraz ze spływem powierzchniowym (z pól i dróg). Finalnie pierwiastki te kumulowane są w osadach dennych, które pełnią szereg ważnych funkcji w ekosystemach wodnych, m.in. stanowią siedlisko dla organizmów żywych. Biorąc pod uwagę fakt, że metale nie podlegają degradacji w środowisku naturalnym, nadrzędnym elementem w ocenie stopnia zanieczyszczenia środowiska wodnego tymi pierwiastkami jest analiza składu chemicznego osadów dennych. Obecnie w tym celu stosowane są różne wytyczne i grupy wskaźników. Dla pełnej oceny stanu ekologicznego zbiornika wodnego konieczne jest jednak określenie formy chemicznej występowania metali ciężkich w osadach dennych. Takie podejście pozwoli na ocenę potencjalnego ryzyka, jakie pierwiastki te stwarzają dla środowiska i organizmów żywych. Jedną z metod umożliwiających stwierdzenie, z jakimi składnikami osadów dennych związane są poszczególne metale ciężkie, jest proces 3-stopniowej ekstrakcji sekwencyjnej zaproponowanej przez European Community Bureau of Reference (obecnie Standards, Measurements and Testing Programme).

EN

The problem of water reservoirs contamination with heavy metals (potentially toxic elements) is a serious environmental issue in Poland and all over the world. Metals get into the waters along with industrial and domestic sewage, as well as with surface runoff (from fields and roads). Finally, these elements are accumulated in bottom sediments, which perform a number of important functions in aquatic ecosystems, i.a. they provide a habitat for Iiving organisms. Taking into account the fact that metals are non-degradable in natural environment, the analysis of chemical composition of bottom sediments is the main element in assessing the level of aquatic ecosystem pollution with these elements. Currently, various guidelines and groups of indices a reused for this purpose. However, for a full assessment of the ecological condition of a water reservoir, it is necessary, to determine the chemical form of heavy metals in which they occurred in bottom sediments. This approach will allow for the assessment of the potential risk that these elements pose to the environment and Iiving organisms. One of the methods that make it possible to determine with which components of bottom sediments particular heavy metals are associated is the process of 3-step sequential extraction, proposed by the European Community Bureau of Reference (now Standards, Measurements and Testing Program).

Słowa kluczowe

PL

osady denne; metale ciężkie; zanieczyszczenia osadów dennych; ryzyko ekologiczne; ekstrakcja sekwencyjna

EN

bottom sediments; heavy metals; contamination of bottom sediments; ecological risk; sequential extraction

• Wydawca: ELAMED Media Group
• Czasopismo: Laboratorium - Przegląd Ogólnopolski
• Rocznik: 2021
• Tom: nr 4
• Strony: 42--47
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Tytła Malwina

• Instytut Podstaw Inżynierii Środowiska, Polska Akademia Nauk

Bibliografia

• 1. Liu D., Wang J., Yu H., Gao H., Xu W.: Evaluating ecological risks and tracking potential factors influencing heavy metals in sediments in an urban river. "Environmental Sciences Europe", 2021, 33, 42.
• 2. Baran A.,Tarnawski M.,Koniarz T.: Spatial distribution of trace elements and ecotoxicity of bottom sediments in Rybnik reservoir, Silesian-Poland. "Environmental Science and Pollution Research", 2016, 23(17), 17255-17268.
• 3. Tytła M., Kostecki M.: Ecological risk assessment of metals and metalloid in bottom sediments of water reservoir located in the key anthropogenic "hotspot" area (Poland). "Environmental Earth Sciences", 2019, 78, 179.
• 4. Nawrot N., Wojciechowska E., Mohsin M., Kuittinen S., Pappinen A., Rezania S.: Trace Metal Contamination of Bottom Sediments: A Review of Assessment Measures and Geochemical Background Determination Methods. "Minerals", 2021, 11(8), 872.
• 5. Milošković A., Branković S., Sirnić V., Kovačević S., Cirković M., Manojlović D.: The accumulation and distribution of metals in water, sediment, aquatic macrophytes and fishes of the Gruža Reservoir. Serbia. "Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology", 2013, 90, 563-569.
• 6. Liu L., Luo X.B., Ding L., Luo S.L.: Application of Nanotechnology in the Removal of Heavy Metal from Water. Elsevier Inc., New York, USA, 2018.
• 7. Podlasińska ]., Szydłowski K.: Charakterystyka stężeń wybranych metali ciężkich w osadach dennych jeziora Byszyno oraz określenie ich potencjalnego zagrożenia środowiskowego. "Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie", 2017, 17, 85-99.
• 8. Ustawa z dnia 14 grudnia 2012 r. o odpadach (Dz. U. 2013, poz. 21).
• 9. Tytła M., Kernert J.: Ocena zanieczyszczenia osadów dennych metalami ciężkimi oraz analiza potencjalnego ryzyka ekologicznego stwarzanego przez te pierwiastki na przykładzie zbiornika zaporowego Kozłowa Góra (województwo śląskie, Polska) - studium przypadku. "Badania i Rozwój Młodych Naukowców w Polsce, Ochrona środowiska", Poznań, 2021, 6 6-73.
• 10. Davutluoglu O.I., Seckin G., Ersu C.B., Yilmaz T., Sari B.: Heavy metal content and distribution in surface sediments of the Seyhan River, Turkey. "Journal of Environmental Management", 2011, 92, 2250-2259.
• 11. Superville P.J., Prygiel E., Magnier A., Lesven L., Gao Y., Baeyens W.: Daily variations of Zn and Pb concentrations in the Defle River in relation to the resuspension of heavily polluted sediments. "Science of the Total Environment", 2014, 470, 600-607.
• 12. Singh U.K., Kumar B.: Pathways of heavy metals contamination and associated human health risk in Ajay River Basin, India. "Chemosphere", 2017, 174, 183-199.
• 13. Zhang C., Shan B., Tang W., Dong L., Zhang W., Pei Y.: Heavy metal concentrations and speciation in riverine sediments and the risks posed in three urban belts in the Haihe Basin. "Ecotoxicology and Environmental Safety", 2017, 139, 263-271.
• 14. Tessier A., Campbell P.G.C., Bisson M.: Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metals. "Analytical Chemistry", 1979, 51, 844-851.
• 15. Álvarez E.A.,Callejón Mochón M., Jiménez Sánchez J.C., Ternero Rodríguez M.: Heavy metal extractable forms in sludge from wastewater treatment plants. "Chemosphere", 2002, 47, 765-775.
• 16. Bojakowska I., Sokołowska G.: Geochemiczne klasy czystości osadów wodnych. "Przegląd Geologiczny", 46 , 1998, 49-54.
• 17. Müller G.: Index of geoaccumulation in sediments of the Rhine River. "GeoJournal", 1969 , 2, 108-118.
• 18. Kabata-Pendias A.: Trace elements in soils and plants. 4th ed., 2011, London, United Kingdom, Taylor & Francis, 41-42.
• 19. Hakanson L.: An ecological risk index for aquatic pollution control. A sedimentological approach. "Water Research", 1980, 14, 975-1001.
• 20. Sakan S.M., Djordjevic D.S., Manojlovic D.D., Polic P.S.: Assessment of heavy metal pollutants accumulation in the Tisza river sediments. "Journal of Environmental Management", 2009, 90, 3382-3390.
• 21. Mulligan C., Fukue M., Sato Y.: "Sediments Contamination and Sustainable Remediation", 2009, FL, USA.
• 22. Nour H.E., El-Sorogy A.S., Abdel-Wahab M., Almadani S., Alfaifi H., Youssef M.: Assessment of sediment quality using different pollution indicators and statistical analyses, Hurghada area, Red Sea coast, Egypt. "Marine Pollution Bulletin", 2018, 133, 808-813.
• 23. Macdonald D.D., Ingersoll C.G., Berger T.A.: Development and evaluation of consensus-based sediment quality guidelines for freshwater ecosystems. "Archives of Environmental Contamination and Toxicology", 2000, 39(1), 20-31.
• 24. Tomlinson D.L., Wilson J.G., Harris C.R., Jeffrey D.W.: Problems in the assessment of heavy-metal levels in estuaries and the formation of a pollution index. "Helgolănder Meeresunters", 1980, 33, 566-575.
• 25. Perin G., Craboledda L., Lucchese M., Cirillo R., Dotta L., Zanette M.L.: Heavy metal speciation in the sediments of Northern Adriatic Sea - a new approach for environmental toxicity determination. [in]: Lakkas T.D.: Heavy Metal in the Environment 2, 1985, Edinburgh, Scotland, CEP Consultants, 454-456.
• 26. Tytła M., Dmochowska A., Dmochowski D., Jaworska K.: Ecological risk assessment of trace metals in the bottom sediments of the young water reservoir - Bardowskiego Lagoon (Warsaw) case study. "E3S Web of Conferences", 2018, 44, 00182.
• 27. Siddiqui E., Pandey J.: Assessment of heavy metal pollution in water and surface sediment and evaluation of ecological risks associated with sediment contamination in the Ganga River: A basin-scale study. "Environmental Science and Pollution Research", 2019, 26, 10926-10940.
• 28. Nadefarahani M., Aradpour S., Noori R., Tang Q., Partani S., Klöve B.: Metal pollution assessment in surface sediments of Namak Lake, Iran. "Environmental Science and Pollution Research", 2020, 27, 45639-45649.
• 29. Lim K.Y, Zakaria N.A., Foo K.Y: Geochemistry pollution status and ecotoxicological risk assessment of heavy metals in the Pahang River sediment after the high magnitude of flood event. "Hydrology Research", 2021, 52(1) ,107-124.
• 30. Jaskuła J., Sojka M., Fiedler M., Wróżyński R.: Analysis of spatial variability of river bottom sediment pollution with heavy metals and assessment of potential ecological hazard for the Warta river, Poland. "Minerals", 2021, 11, 327.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).