The content and profile distribution patterns of Cu, Ni and Zn in histosols of headwater areas in the valley of Kamienna Creek (Northern Poland)

• Autorzy: Jonczak J. , Parzych A. , Sobisz Z.

Warianty tytułu

PL

Zawartość i profilowe rozmieszczenie Cu, Ni i Zn w glebach organicznych nisz źródliskowych w dolinie Kamiennej (Polska północna)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The content and profile distribution patterns of Cu, Ni and Zn in Histosols of headwater peatlands were studied in the valley of Kamienna Creek – left bank tributary of Słupia River. The soils were sampled every 10 cm up to mineral bed. The content of metals was analyzed with microwave plasma atomic emission spectrometry method after digestion of samples in a mixture of concentrated HNO3 and 30% H2O2. The content of Cu ranged from 6.0 to 14.4 mg·kg-1, Ni from 4.3 to 31.8 mg·kg-1 and Zn from 2.4 to 67.5 mg·kg-1. The observed contents were within natural for organic soils in Poland. Three factors play a predominant role in the shaping the contents and profile distribution patterns of Cu, Ni and Zn in the investigated soils – 1) contribution of organic matter and mineral fractions in peat mass, 2) the influence of past and contemporary plant communities, which is realised especially by metals uptake by roots and their return to the soil as components of litterfall, throughfall and stemflow, and 3) permanent, one-way flow of groundwaters through soils, which is especially intense in horizons located above mineral bed. This flow, on the one hand can lead to enrichment in ionic forms of metals, but on the other hand can contribute to the leaching of their labile forms. Vertical distribution patterns of Cu, Ni and Zn in the investigated soils suggest predominance of leaching over enrichment.

PL

Badania miały na celu ustalenie zawartości oraz prawidłowości pionowego rozmieszczenia Cu, Ni i Zn w glebach organicznych śródleśnych torfowisk źródliskowych w dolinie potoku Kamienna – lewobrzeżnego dopływu Słupi. Próbki gleb pobrano z pięciu stanowisk zlokalizowanych w górnym i środkowym odcinku doliny. Pobierano je z warstw co 10 cm, aż do podłoża mineralnego. Zawartość metali oznaczono techniką emisyjnej spektrometrii atomowej z plazmą wzbudzoną mikrofalowo w roztworze po mineralizacji w mieszaninie stężonego HNO3 i trzydziestoprocentowego H2O2. Badane gleby zawierają od 6,0 do 14,4 mg·kg-1 Cu, od 4,3 do 31,8 mg·kg-1 Ni i od 2,4 do 67,5 mg·kg-1 Zn. Stwierdzone ilości mieszczą się w granicach zawartości naturalnych dla gleb organicznych Polski. W kształtowaniu zawartości i schematów pionowego rozmiszczenia Cu, Ni i Zn w badanych glebach dominującą rolę odgrywają trzy czynniki – 1) udział materii organicznej i frakcji mineralnych w masie torfowej, 2) wpływ minionych i współczesnych zbiorowisk roślinnych – w wyniku pobierania metali przez systemy korzeniowe i ich zwrotu na powierzchnię gleby w postaci opadu roślinnego, a także jako składników wód podkoronowych i spływających po pniach, oraz 3) ciągły, jednokierunkowy przepływ wód gruntowych w warstwach torfu położonych ponad podłożem mineralnym. Przepływ ten z jednej strony może skutkować wzbogacaniem w jonowe formy metali, ale z drugiej przyczyniać się do wypłukiwania ich labilnych form. Schematy pionowego rozmieszczenia Cu, Ni i Zn w glebach badanych źródlisk sugerują, że zdecydowanie przeważa wypłukiwanie.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Baltic Coastal Zone. Journal of Ecology and Protection of the Coastline
• Rocznik: 2014
• Tom: 18
• Opis fizyczny: 5-13,ref.

Twórcy

autor

Jonczak J.

• Department of Geoecology and Geoinformation, Institute of Geography and Regional Studies, Pomeranian University in Slupsk, Partyzantow 27, 76-200 Slupsk, Poland

autor

Parzych A.

• Department of Environmental Chemistry, Institute of Biology and Environmental Protection, Pomeranian University in Slupsk, Arciszewskiego 22a, 76-200 Slupsk, Poland

autor

Sobisz Z.

• Department of Botany and Environmental Protection, Institute of Biology and Environmental Protection, Pomeranian University in Slupsk, Arciszewskiego 22a, 76-200 Slupsk, Poland

Bibliografia

• Bränvall M.L., Bindler R., Emteryd O., Renberg I., 2001. Four thousand years of atmospheric lead pollution in northern Europe: a summary from Swedish lake sediments. J. Paleolimnol., 25, 421-435.
• Brewer P.A., Taylor M.P., 1997. The spatial distribution of heavy metal contaminated sediment across terraced floodplains. Catena, 30, 229-249.
• Davies B.E., Lewin J., 1970. Chronosequences in alluvial soils with special reference to historic lead pollution in Cardiganshire, Wales. Environ. Pollut., 6, 49-57.
• Degryse F., Smolders E., Parker D.R., 2009. Partitioning of metals (Cd, Co, Cu, Ni, Pb, Zn) in soils: concepts, methodologies, prediction and applications – a review. Eur. J. Soil Sci., 60, 590-612.
• Forti M.C., Bicudo D.C., Bourotte C., Cicco V., Arcova F.C.S., 2005. Rainfall and throughfall chemistry in the Atlantic Forest: a comparison between urban and natural areas (Sao Paulo State, Brazil). Hydrol. and Earth Syst. Sci., 9(6), 570-585.
• Grosse-Brauckmann G., 1990. Stoffliches – Ablagerungen der Moore. In: (Ed.) K. Göttlich, Moor- und Torfkunde. (Peat desposits. In: Wetlands and peatlands science). E. Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart, 175-236 (in German).
• Huang J.H., Ilgen G., Matzner E., 2011. Fluxes and budgets of Cd, Zn, Cu, Cr and Ni in a remote forested catchment in Germany. Biogeochem., 103, 59-70.
• Jekatierinczuk-Rudczyk E., 2007. Strefa hyporeiczna, jej funkcjonowanie i znaczenie. (The hyporheic zone, its functioning and meaning). Kosmos, 56(1–2), 181-196, (in Polish).
• Jonczak J., 2010. Właściwości sorpcyjne i buforowe gleb nisz źródliskowych w dolinie Jarosławianki (Równina Sławieńska). (Sorption and buffer properties of the soils of spring niches in the valley of Jarosławianka River (Sławieńska Plain)). Soil Sci. Ann., 61(3), 45-51, (in Polish).
• Jonczak J., 2011. Pedological aspects in the functioning of spring niches as transition zones between underground and superficial parts of water cycle in river basin. Ecol. Quest., 15, 35-43.
• Jonczak J., 2014. Vertical distribution of Cu, Ni and Zn in Brunic Arenosols and Gleyic Podzols of the supra-flood terrace of the Słupia River as affected by litho-pedogenic factors. Forest Res. Pap., 75(4), 331-341.
• Jonczak J., Cysewska J., 2010. Pozycja systematyczna i wybrane właściwości gleb nisz źródliskowych w dolinie Jarosławianki (Równina Sławieńska). (Taxonomy and selected properties of the soils of spring niches in the valley of Jarosławianka River (Sławieńska Plain)). Soil Sci. Ann., 61(2), 45-56, (in Polish).
• Kabała C., Singh S.S., 2001. Fractionation and mobility of copper, lead, and zinc in soil profiles in the vicinity of a copper smelter. J. Environ. Qual., 30, 485-492.
• Kabata-Pendias B., Piotrowska M., Motowicka-Terelak H., Maliszewska-Kordybach B., Filipek K., Krakowiak A., Pietrzak C., 1995. Podstawy oceny chemicznego zanieczyszczenia gleb. (Basics in the assessment of chemical contamination of soils). Bibl. Mon. Środ., 1-41, (in Polish).
• Kelly J., Thornton I., 1996. Urban Geochemistry: a study of the influence of anthropogenic activity on the heavy metal content of soils in traditionally industrial and non-industrial areas of Britain. App. Geochem., 11, 363-370.
• Konradi E.A., Frentiu T., Ponta M., Cordos E., 2005. Use of sequential extraction to assess metal fractionation in soils from Bozanta Mare, Romania. Acta Universitatis Cibiniensis Seria F: Chemia, 8(2), 5-12.
• Kozieł M., Zgłobicki Z., 2010. Metale ciężkie w aluwiach Wieprza na obszarze Nadwieprzańskiego Parku Narodowiego. (Heavy metals in alluvial deposits of the Wieprz River in the area of Nadwieprzański Landscape Park). Ochr. Środ. i Zas. Nat., 43, 26-37, (in Polish).
• Lewin J., Bradley S.B., Macklin M.G., 1983. Historical valley alluviation in mid-Wales. Geol. J., 18, 331-350.
• Martin C.W., 2000. Heavy metal trends in floodplain sediments and valley fill, River Lahn, Germany. Catena, 39, 53-68.
• Mazurek M., 2006. Wypływy wód podziemnych w południowej części dorzecza Parsęty. (Groundwater outflows in the southern part of Parsęta drainage basin). Bad. Fizjogr. nad Pol. Zach., Seria A: Geogr. Fiz., 57, 101-118, (in Polish).
• Orzechowski M., 1999. Heavy metals in alluvial soils on the Vistula estuary area. Nat. Sci., 2, 163-173.
• Renberg I., Bindler R., Bränvall M.L., 2001. Using the historical atmospheric lead-deposition record as a chronological marker in sediment deposits in Europe. Holocene, 11, 511-516.
• Roguszczak D., 2003. Zapis działalności człowieka w chemizmie osadów wypełniających paleomeander Wieprzy. W: Człowiek w środowisku przyrodniczym – zapis działalności. (The record of human activity in the chemistry of deposits filling paleomeander of the Wieprza River. In: Human in the environment – the record of activity). (Eds) J.M. Waga, K. Kocel. Polskie Towarzystwo Geograficzne, Sosnowiec, 179-186, (in Polish).
• Różański S., 2013. Fractionation of selected heavy metals in agricultural soils. Ecol. Chem. Eng. S., 20(1), 117-125.
• Skřivan P., Rusek J., Fottová D., Burian M., Minařík L., 1995. Factors affecting the content of heavy metals in bulk atmospheric precipitation, throughfall and stemflow in central Bohemia, Czech Republic. Water, Air, and Soil Pollut., 85, 841-846.
• Taylor M.P., 1996. The variability of heavy metals in floodplain sediments: a case study from mid Wales. Catena, 28, 71-87.
• Ukonmaanaho L., Starr M., Mannio J., Ruocho-Airola T., 2001. Heavy metal budgets in two headwater forested catchments in background area of Finland. Environ. Pollut., 114, 63-75.
• Zgłobicki W., 2008. Geochemiczny zapis działalności człowieka w osadach stokowych i rzecznych. (Geochemical record of human activity in slope and river sediments). Wydawnictwo UMCS, Lublin, (in Polish).