The Activity of Selected Soil Enzymes, and Soil Contamination with Zinc, Cadmium and Lead in the Vicinity of The Zinc Smelter “Miasteczko Slaskie”

• Autorzy: Nadgórska-Socha A. , Kandziora-Ciupa M. , Ciepał R. , Musialik D. , Barczyk G.

Warianty tytułu

PL

Aktywność wybranych enzymów glebowych oraz zanieczyszczenie gleby cynkiem, ołowiem i kadmem w sąsiedztwie huty cynku „Miasteczko Śląskie”

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Heavy metals are a serious source of soil pollution, especially in the vicinity of metal smelters. His study examines the effect of selected heavy metals on the activity of soil enzymes (acid phosphatase, dehydrogenase, β-glucosidase, urease and protease) in topsoil (0–30 cm) in the vicinity of the zinc smelter “Miasteczko Slaskie”. Soil enzyme activity in the polluted site was compared with a non-polluted site in the outskirts of the Pazurek nature reserve (near Olkusz). Soil samples were collected in coniferous communities. The activity of soil enzymes were compared at distances of 0.5 km, 1 km and 1.5 km from the emitter. In the vicinity of the emitter (all distances) Cd, Pb and Zn levels in topsoil exceeded acceptable limits. Also, Pb content at a non-polluted site (Pazurek nature reserve) was higher than permissible levels. Zn (HNO ₃ extracted) were the highest in the topsoil samples collected at a distance of 1.5 km from the Miasteczko Slaskie plant, Cd (HNO ₃ and CaCl ₂ extracted) and Pb (CaCl ₂ extracted) contents were highest at the distance 1 km from the emitter. However, the pollution index in the superficial soil layer (0–10 cm) was similar at all three distances from the emmiter. The Zn, Cd and Pb bioavailable concentrations (CaCl ₂ extracted) ranged: 15–220, 0.1–7.2, 2.8–55.7 mg kg ^–1 respectively. The greatest decreases were found for acid phosphatase, dehydrogenase and protease activity at the distance of 0.5 km from the emitter. Results show that soil enzymatic activity should accompany basic chemical analysis to track disorders and adverse effects in polluted soil.

PL

Zanieczyszczenie gleby metalami ciężkim zwłaszcza w pobliżu hut metali to poważny problem. Oceniano wpływ metali ciężkich na aktywność enzymatyczną gleby. Celem badań była ocena aktywności enzymów glebowych: fosfatazy kwaśnej, dehydrogenaz, β-glukozydazy, ureazy i proteazy w wierzchniej warstwie gleby w najbliższym sąsiedztwie huty cynku Miasteczko Śląskie. Aktywność enzymatyczną gleby na stanowiskach zanieczyszczonych porównywano z aktywnością na stanowisku niezanieczyszczonym, próbki gleby pobierano również w pobliżu rezerwatu przyrody Pazurek koło Olkusza ze zbiorowisk borowych. Aktywność enzymatyczna w glebie najbliższego sąsiedztwa emitora była porównywana w odległości 0,5, 1, 1,5 km od emitora. Wykazane zawartości Cd, Pb i Zn przekraczały dopuszczalne normy przyjęte dla gleby. Zawartość Pb w próbkach gleby pobieranych w pobliżu rezerwatu Pazurek była wyższa niż dopuszczalne wartości dla gleby. Zawartość Zn (ekstrakcja HNO₃) była najwyższa w odległości 1,5 km od emitora (0–10 cm), z kolei zawartości Cd (ekstrakcja HNO ₃ i CaCl ₂ ) i Pb (ekstrakcja CaCl ₂ ) były najwyższe 1 km od emitora. Wskaźnik zanieczyszczenia wykazany dla wierzchniej warstwy gleby (0–10 cm) był na porównywalnym poziomie w glebie w sąsiedztwie emitora. Koncentracje biodostępnych form metali (ekstrakcja CaCl₂) mieściły się w przedziałach odpowiednio: 15–220, 0,1–7,2, 2,8–55,7 mg kg ^–1 . Najniższe aktywności fosfatazy, dehydrogenazy i proteazy wykazano w próbkach gleby pobieranej w odległości 0.5 km. Badania aktywności enzymatycznej gleby obok analiz chemicznych powinny być prowadzone w celu śledzenia zmian w glebach zanieczyszczonych.

Słowa kluczowe

EN

soil enzyme activity; heavy metals

PL

aktywność enzymatyczna gleby; metale ciężkie

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 20, nr 1
• Strony: 123--131
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., tab.

Twórcy

autor

Nadgórska-Socha A.

• Department of Ecology, University of Silesia, ul. Bankowa 9, 40–007 Katowice, Poland

autor

Kandziora-Ciupa M.

autor

Ciepał R.

autor

Musialik D.

autor

Barczyk G.

Bibliografia

• [1] Gianfreda L, Rao A, Piotrowska A, Palumbo G, Colombo C. Soil enzyme activities as affected by antropogenic alterations intensive agricultural practices and organic pollution. Sci Total Environ. 2005;341:265-279. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2004.10.005.
• [2] Gülser F, Erdođan E. The effects of heavy metal pollution on enzyme activities and basal soil respiration of roadside soils. Environ Monit Assess. 2008;145:127-133. DOI: 10.1007/s10661-007-0022-7.
• [3] Kuperman R, Carreiro M. Soil heavy metal concentrations, microbial biomass and enzyme activities in contaminated grassland ecosystem. Soil Boil Biochem. 1997;29(2):179-190. DOI: 10.1016/S0038-0717(96)00297-0
• [4] Nadgórska-Socha A, Łukasik I, Ciepał R, Pomierny S. Activity of selected enzymes in soil loaded ith varied levels of heavy metals. Acta Agrophys. 2006;8(3):713-725.
• [5] Niemeyer JC, Bortoti Lolata G, Martins de Carvalho G, Mendes de Silva E, Sousa JP, Nogueira MA. Microbial indicators of soil health as tools for ecological risk assessment of metal contaminated site in Brasil. Appl Soil Ecol. 2012;59:96-105. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.apsoil.2012.03.019.
• [6] Schinner F, Öhlinger R, Kandeler E, Margensin R, editors. Methods in Soil Biology. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag; 1995:213-216, 171-174, 241-243.
• [7] Bouwman L, Bloem J, Römkens P, Boon G, Vangronsveld J. Beneficial effects of the growth of metal tolerant grass on biological and chemical parameters in copper and zinc contaminated sandy soils. Minerva Biotec. 2001;13:19-26.
• [8] Ostrowska A, Gawliński S, Szczubiałka Z. Metody analizy i oceny właoeciwooeci gleb i rooelin. Warszawa: Instytut Ochrony OErodowiska; 1991:334-340.
• [9] Diatta J, Grzebisz W, Apolinarska K. A study of soil pollution by heavy metals in the city of Poznań (Poland) using Dandelion (Taraxacum officinale) as a bioindicator. Electr J Pol Agric Univ. 2003;6(2)[http:/www.ejpau.media.pl].
• [10] Rozporządzenie Ministra OErodowiska z dnia 9 wrzeoenia 2002 roku w sprawie standardów jakooeci gleby oraz standardów jakooeci ziemi. DzU 2002, nr 165, poz 1358 i 1359.
• [11] Olszowska G, Zwoliński J, Matuszczyk D, Syrek D. Zastosowanie biochemicznych charakterystyk gleb w diagnostyce typologicznej siedlisk leoenych. The use of biochemical characteristics of the soil in the diagnosis of typological forest habitats. Leoene Prace Badawcze. 2007;4:83-105 (in Polish).
• [12] Majewska M, Kurek E, Słomka A. Effect of plant growth on total concentrations of Zn, Pb, Cd and distribution between operational fractions in the upper layer of 100-year-old zinc-lead waste heap. Polish J Environ Stud. 2011;20(3):591-597.
• [13] Wyszkowska J, Zaborowska M, Kucharski J. Activity of enzymes in zinc contaminated soil. Electr J Polish Agricult Univ. 2006;9(1):#06 [http://www.ejpau.media.pl].
• [14] Šmejkalová M, Mikanová O, Borűvka I. Effects of heavy metal concentrations on biological activity of soil microorganisms. Plant Soil Environ. 2003;49(7):321-326.
• [15] Shi ZJ, Lu Y, Xu ZG, Fu SL. Enzymes activity of urban soils under different land use in the Shenzhen city, China. Plant Soil Environ. 2008;54(8):341-346.
• [16] Ciarkowska K, Gambuoe F. Dehydrogenase activity in soils contaminated by heavy metals on the area of Olkusz. Zesz Probl Post Nauk Roln. 2004;501:79-85.
• [17] OEliwińska-Wyrzychowska A, Nadgórska-Socha A. The effect of heavy metal pollution and presence of Lycopodium annotinum on soil enzyme activity. Chem Metals and Alloys. 2011;4:38-45.
• [18] Bielińska E, Mocek-Płóciniak A. Fosfatazy w oerodowisku glebowym. Phosphatases in soil environment. Poznań: Wyd Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu; 2009:1-41.