Copper speciation in different-type soil profiles

• Autorzy: Wojcikowska-Kapusta A. , Niemczuk B.

Warianty tytułu

PL

Specjacja miedzi w profilach gleb zróżnicowanych typologicznie

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Determination of the total content of metals in soils does not give enough information about their mobility and potential uptake by plants. The influence of heavy metals on plants depends on the type and form of a metal as well as properties of soil. The aim of the research was to evaluate the influence of soil type (Rendzic Leptosols, Haplic Luvisols, Haplic Arenosols) on the content and speciation of copper in soil profiles. The research was carried out in two physiographical regions: Lublin Upland and Sandomierska Valley. Samples were collected once from individual genetics horizons, in total from 30 typological differentiated soil profiles, made from chalk marl, loess and sands. Speciation analysis of copper was carried out with the use of a three-stage sequential method of fractionation, which can isolate four fractions with BCR: fraction I – forms soluble in water, exchangeable and bounded with calcium carbonate, extractable with CH3COOH; fraction II – forms bound with free Fe and Mn oxides, extractable with NH2OHHCl; fraction III – forms complexed with organic matter, hot extractable with 30% H2O2 and next the mineralization products reextractable with CH3COONH4; fraction IV – residual forms (residue), i.e. the difference between the total content and the sum of three fractions I – III. The speciation analysis indicated that in all the examined soil types, the residual form showed the largest share of copper in its total content, followed by forms bounded with organic matter and, containing the smallest proportion of copper, the soluble, exchangeable and bound with calcium carbonate forms. In rendzinas and lessive soils, the content of fraction IV in the humus horizons was significantly higher than in the parent rock, whereas in Haplic Arenosols the host rock was richer in this copper form than the humus horizons.

PL

Określenie całkowitej zawartości metali w glebie nie daje wystarczających informacji o ich ruchliwości i możliwości pobierania przez rośliny. Oddziaływanie metali ciężkich na rośliny zależy od rodzaju metalu, formy, w jakiej występuje, a także od właściwości gleby. Celem pracy była ocena wpływu typu gleb (rędziny, płowe, rdzawe) na zawartość i specjację miedzi w ich profilach. Badania prowadzono na obszarze obejmującym 2 regiony fizjograficzne: Wyżynę Lubelską i Kotlinę Sandomierską. Próbki pobrano jednorazowo z poszczególnych poziomów genetycznych, w sumie z 30 profili glebowych zróżnicowanych typologicznie, wytworzonych z margli kredowych, lessów i piasków. Analizę specjacyjną miedzi przeprowadzono z wykorzystaniem trzystopniowej metody sekwencyjnego frakcjonowania umożliwiającej wyodrębnienie 4 frakcji metodą BCR: frakcja I – formy rozpuszczalne w wodzie, wymienne i związane z węglanami, ekstrahowane CH3COOH; frakcja II – formy zasocjowane z wolnymi tlenkami Fe i Mn ekstrahowane NH2OHHCl; frakcja III – formy związane z materią organiczną ekstrahowane 30% H2O2 na gorąco i następnie reekstrahowane produkty mineralizacji CH3COONH4; frakcja IV – formy rezydualne (pozostałość), różnica między całkowitą zawartością a sumą trzech frakcji. Analiza specjacyjna wykazała, że we wszystkich typach badanych gleb, forma rezydualna miedzi stanowiła największy udział w jej całkowitej zawartości, następnie formy związane z materią organiczną, a najmniejszy formy rozpuszczalne, wymienne i związane z węglanami. W rędzinach i glebach płowych poziomy próchniczne zawierały istotnie więcej IV frakcji niż skały macierzyste, natomiast w glebach rdzawych skała macierzysta zwierała więcej tej formy miedzi niż poziomy próchniczne.

Słowa kluczowe

EN

copper form; copper speciation; Haplic Arenosol; lessive soil; rendzina soil; soil; soil profile; soil type; speciation

• Wydawca: -
• Czasopismo: Journal of Elementology
• Rocznik: 2009
• Tom: 14
• Numer: 4
• Opis fizyczny: p.815-824,fig.,ref.

Twórcy

autor

Wojcikowska-Kapusta A.

• University of Life Sciences in Lublin, Leszczynskiego 7, 20-069 Lublin, Poland

autor

Niemczuk B.

Bibliografia

• Chao W., Xiao-Chen L., Li-Min Z., Pei-Fang W., Zhi-Yong G. 2007. Pb, Cu, Zn and Ni concentration in vegetables in relation to their extractable fractions in soils in suburban areas of Nanjing, China. Pol. J. Environ. Stud., 16 (2): 199-207.
• Czuba R. 1995. Zmiany zasobności gleb kraju w trzydziestoleciu oraz eksperymentalna ocena systemów regeneracji nadmiernie wyczerpanych ich zasobów [Changes in the abundance of soils over thirty years and an experimental evaluation of systems for regeneration of excessively depeleted soil resources]. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 434: 55-64. (in Polish)
• Dąbkowska-Naskręt H., Kędzia W. 1996. Mobilność miedzi w uprawnych czarnych ziemiach kujawskich [Mobility of copper in arable black soils in Kujawy]. Zesz. Nauk. Kom. „Człowiek i Środowisko”, 14: 51-56. (in Polish)
• Gancarczyk-Gola M., Palowski B. 2005. Metale ciężkie i pH powierzchniowych warstw gleby wokół centrów przemysłowych oraz na terenach wolnych od zanieczyszczeń [Heavy metals and pH of surface layers of soils around industrial centres and in areas free from contamination]. Rocz. Glebozn., 56 (1/2): 59-66. (in Polish)
• Gondek K., Filipek-Mazur B. 2005. Oddziaływanie nawożenia mineralnego, obornika i osadu garbarskiego na zawartość różnych form miedzi w glebie [Effect of mineral, manure and tannery sludge fertilization on content of different forms of copper in soil]. Fragm. Agron., 1 (85): 388-396. (in Polish)
• Jaworska H. 1996. Miedź całkowita i dostępna dla roślin w wybranych glebach płowych z obszaru Ziemi Dobrzyńskiej [Total and plant available copper in some Haplic Luvisols in Dobrzyń Land]. Zesz. Nauk. Kom. „Człowiek i Środowisko”, 14: 57-59. (in Polish)
• Kabata-Pendias A., Pendias H. 1999. Biogeochemia pierwiastków śladowych [Biogeochemistry of trace elements]. PWN, Warszawa, 398 ss. (in Polish)
• Kabata-Pendias A., Piotrowska M., Witek T. 1993. Ramowe wytyczne dla rolnictwa; Ocena stopnia zanieczyszczenia gleb i roślin metalami ciężkimi i siarką [Framework guidelines for agriculture; Assessment of the degree of contamination of soils and plants with heavy metals and copper]. IUNG Puławy, P (53): 20. (in Polish)
• Kabata-Pendias A., Sadurski W. 2003. Przydatność ekstrakcji sekwencyjnej gleb [Applicability of sequential extraction of soils]. Analityka, 2: 16-20. (in Polish)
• Karczewska A. 2002. Metale ciężkie w glebach zanieczyszczonych emisjami hut miedzi — formy i rozpuszczalność [Heavy metals in soils polluted with emissions from copper works]. Zesz. Nauk. AR Wroc., 432, Rozpr., 184: 1-159. (in Polish)
• Kucharzewski A., Nowak L., Dębowski M. 2004. Wpływ niektórych właściwości gleby na zawartość form rozpuszczalnych i całkowitych Zn, Cu i Mn w glebach województwa dolnośląskiego [Influence of some soil properties on content of soluble and total Zn, Cu and Mn in soils in the Province of Lower Silesia]. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 502: 189-197. (in Polish)
• McLaren R.G., Crawford D.V. 1973. Studies on soil copper. The fractionation of copper in soils. J. Soil Sci., 24: 172-181.
• Ostrowska A., Gawliński S., Szczubiałka Z. 1991. Katalog. Metody analizy i oceny właściwości gleb i roślin [A catalogue. Methods for analysis and assessment of soil and plant properties]. IOŚ, Warszawa, ss. 334. (in Polish)
• Szymańska M. 1996. Wpływ wapnowania i nawożenia mineralnego na zawartość cynku, manganu i miedzi w bielicowych glebach leśnych. [Effect of liming and mineral fertilization on content of zinc and copper in forest podzolic soils]. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 434: 605-630. (in Polish)
• Terelak H., Stuczyński T., Piotrowska M. 1997. Heavy metals in agricultural soils in Poland. Pol. J. Soil Sci., 30/2: 35-42.
• Thomas R.P., Ure A.M., Davidson C.M., Littlejohn D. 1994. Three-stage sequential exstraction procedure for the determination of metals in river sediments. Anal. Chim. Acta, 286: 423-429.
• Ure A.M., Quevauviller Ph., Muntau H., Griepink B. 1993. Speciation of heavy metals in soils and sediments. An account of the improvement and harmonization of extraction techniques undertaken under the auspices of the BCR of the Commision of the European Communities. Intern. J. Environ. Anal. Chem., 51: 135-151.
• Uziak S., Melke J., Klimowicz Z. 2001. Wpływ użytkowania na zawartość metali ciężkich w glebach “Ściany Wschodniej” [Effect of land use on content of heavy metals in soils ofthe «Eastern Wall»]. Acta Agroph., 48: 127-132. (in Polish)