Content of selected trace elements and exchangeable cations in soils of the Barycz River Valley

• Autorzy: Labaz B. , Bogacz A.

Warianty tytułu

PL

Zawartość wybranych metali ciężkich oraz wymiennych kationów zasadowych w glebach położonych w Dolinie Baryczy

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In many ways, the Barycz Valley is a unique region. For one thing, it contains the highest number of fish ponds in Poland. Secondly, it is free from heavy industry and large cities. Thus, this region may be considered considerably clean, and the observed concentrations of trace elements are typical for non-degraded environments. There is, however, a threat of excessive accumulation of trace elements such as Zn, Pb and Cu in waters of the rivers in the Barycz drainage basin, received from point sources, and especially supplied with wastewater. These rivers play a very important role; namely, they are the source of water for filling up numerous ponds (Marek 1989). On the other hand, any seepage of river waters into the groundwater may cause excessive concentrations of trace elements in soils near the ponds. The objective of the study was to analyse and assess sorption properties of sandy soils used as hay meadows. As the study was conducted in a special bird protection area (SBP) included in the European Ecological Network Nature 2000, special attention was paid to the content of selected trace elements. The following analyses were performed on the collected soil samples: particle size distribution, pH in 1 mol KCl dm-3, TOC, N total, content of exchangeable base cations (Ca+2, Mg+2, K+, Na+) and total content of the metals Fe, Mn, Zn, Pb and Cu. The genesis of the examined soils seems closely linked to the very wet moistened local environment, which significantly influenced the physical and physicochemical soil parameters. These soils were formed in a region crisscrossed by a dense network of watercourses of the Barycz River drainage basin, with strong ominant aquaculture traditions. The sum of base exchange cations (S) and cation exchange capacity (CEC) in the examined soils are strongly affected by the particle size distribution, the fact confirmed by significant positive relationships with the silt fraction and colloidal fraction, and significant negative correlations with the sand fraction. Higher content of Zn, Pb and Cu in surface genetic horizons of the examined soil profiles may point to the anthropogenic origin of the metals. Despite the dominant sandy texture, the soils are characterised by a thick humus horizon, abundant in TOC and TN, which increases their capacity for trace element accumulation. Our assessment of the contamination of these soils with Zn, Pb and Cu did not demonstrate any excess in terms of the permissible levels of the trace elements.

PL

Dolina Baryczy stanowi pod wieloma względami region unikatowy. Występuje tam największe w Polsce skupisko stawów rybnych i brak jest większego przemysłu oraz dużych ośrodków miejskich. Region ten można więc uznać za mało zanieczyszczony, a stwierdzone stężenia pierwiastków śladowych typowe dla środowiska niezdegradowanego. Istnieje jednak niebezpieczeństwo nadmiernego nagromadzenia się pierwiastków śladowych, takich jak Zn, Pb i Cu, w wodach rzek zlewni Baryczy wnoszonych ze źródeł punktowych, szczególnie wraz ze ściekami. Rzeki te pełnią bardzo ważną funkcję, są źródłem wody dla licznych stawów w okresie ich napełniania (Marek 1989), a ich przesiąki dostają się do wód gruntowych i mogą powodować nadmierną koncentrację pierwiastków śladowych również w sąsiadujących ze stawami glebach. Przedmiotem badań była analiza i ocena właściwości sorpcyjnych piaszczystych gleb czarnoziemnych użytkowanych jako łąki kośne. Ponieważ badania prowadzono na obszarze specjalnej ochrony ptaków (OSO) objętym Europejską Siecią Ekologiczną Natura 2000, zwrócono szczególną uwagę na zawartość wybranych pierwiastków śladowych. Badania wykonano w 6 profilach glebowych usytuowanych na terenie Doliny Baryczy i jednocześnie na obszarze specjalnej ochrony ptaków (OSO). Po opisaniu ich morfologii, z poziomów genetycznych pobrano próbki glebowe, w których wykonano następujące oznaczenia: skład granulometryczny, C-organiczny, pH w H2O oraz 1mol KCl, zawartość CaCO3, kwasowość wymienną (Hw), zawartość N ogółem, wymienne kationy zasadowe (Ca+2, Mg+2, K+, Na+) oraz całkowitą zawartość metali: Fe, Mn, Zn, Pb i Cu. Genezę powstawania badanych gleb należy wiązać ze środowiskiem silnie uwilgotnionym, które w istotny sposób wpłynęło na ich parametry fizyczne i fizykochemiczne. Gleby te wykształciły się bowiem na obszarach zdominowanych przez hodowlane stawy rybne oraz pokrytych gęstą siecią cieków wodnych zlewni rzeki Baryczy. Zawartość kationów wymiennych zasadowych (S) oraz pojemność kompleksu sorpcyjnego (CEC) w badanych glebach jest ściśle związana z udziałem poszczególnych frakcji granulometrycznych, czego potwierdzeniem są istotne dodatnie zależności z frakcją pyłu i frakcją koloidalną oraz istotne ujemne zależności z frakcją piasku. Większa zawartość Zn, Pb i Cu w wierzchnich poziomach genetycznych analizowanych profilów glebowych może wskazywać na ich antropogeniczne pochodzenie. Badane gleby, mimo dominującego piaszczystego uziarnienia, charakteryzują się dużą miąższością poziomu próchnicznego zasobnego w C-org. i N-og., co zwiększa ich możliwości do akumulowania pierwiastków śladowych. Ocena stopnia zanieczyszczenia analizowanych gleb pod względem zawartości Zn, Pb i Cu nie wskazuje na przekroczenie w nich dopuszczalnych zawartości wymienionych pierwiastków śladowych.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Journal of Elementology
• Rocznik: 2014
• Tom: 19
• Numer: 1
• Opis fizyczny: p.177-189,ref.

Twórcy

autor

Labaz B.

• Institute of Soil Science and Environmental Protection, Wroclaw University of Environmental and Life Sciences, Grunwaldzka 53, 50-357 Wrocław, Poland

autor

Bogacz A.

• Institute of Soil Science and Environmental Protection, Wroclaw University of Environmental and Life Sciences, Wroclaw, Poland

Bibliografia

• Andruszczak E., Czuba R. 1984. Preliminary characteristics of total content of macro- and microelements in Polish soils. Rocz. Glebozn, 35 (2): 61-78. (in Polish)
• Askegaard M., Hansen H. C. B., Schjoerring J. K. 2005. A cation exchange resin method for measuring long-term potassium release rates from soil. Plant Soil, 271: 63-74.
• Błaszczyk W. H. 1998. Quantitative variation of magnesium and potassium in differently used soils), Rocz. Glebozn., 49 (3/4): 85-95. (in Polish)
• Bogacz A., Łabaz B., Dąbrowski P. 2008. Selected physico- and physicochemical properties of Phaeozems in the Barycza Valley Landscape Park. Rocz. Glebozn., 59(1): 43-51. (in Polish)
• Bogacz A., Łabaz B., Włodarczyk E. 2010. Influence of land use on physical and physicochemical properties on Umbrisols and Gleysols in the Milicz region. Rocz. Glebozn., 61(1): 13-18. (in Polish)
• Chojnicki J., Kowalska M. 2009. Soluble forms of Zn, Cu, Pb and Cd in cultivated gleyic Phaeozems of the Błonie-Sochaczew Plain. Rocz. Glebozn., 60(4): 13-19. (in Polish)
• Czarnowska K., Gworek B. 1987. Heavy metals in some soils of the central and northern parts of Poland. Rocz. Glebozn., 38(3): 41-57. (in Polish)
• Czarnowska K. 1996. Total content of heavy metals in parent rocks as the reference background levels of soils. Rocz. Glebozn., 47, supl.: 43-50. (in Polish)
• Domańska J. 2009. Soluble forms of zinc in profiles of selected types of arable soils. J. Elem., 14(1): 55-62. DOI: jelem.2009.14.1.06.
• Drozd J., Licznar M. 1996. Influence of water relations on the productivity of black earths. Rocz. Glebozn., 47(3/4): 9-12. (in Polish)
• Ersahin S., Gunal H., Kutlu T., Yetgin B., Coban S. 2006. Estimating specific surface area and cation exchange capacity in soil using fractal dimension of particle-size distribution. Geoderma, 136: 588-597.
• Giedrojć B., Bogda A., Kaszubkiewicz J. 1990. Configuration and genesis of soil cover of some ponds in the Milicz region. Zesz. Nauk. AR we Wrocławiu, Melioracja, 34(189): 69-76. (in Polish)
• Giedrojć B., Kaszubkiewicz J., Bogda A. 1992. Description of physical and chemical properties of pond soils in the different categories of ponds. Zesz. Nauk. AR we Wrocławiu, Melioracja, 40(211): 117-131. (in Polish)
• Gworek B., Jeske K. 1996. The trace elements and iron content in arable soils forded from glacial materials. Rocz. Glebozn., supl., 47: 51-63. (in Polish)
• Kabata-Pendias A. 1981. Heavy metal concentrations in arable soils of Poland. Pam. Puł., 74: 101-111. (in Polish)
• Klimowicz Z. 1980. Black earths of the Tarnobrzeg Plain against the background of changes of water conditions. Rocz. Glebozn., 31(1): 163-207. (in Polish)
• Kobierski M., Długosz J., Bartkowiak A. 2011. Sorption complex of selected soil of the Drawskie Lakeland. J. Elem., 16(3): 397-405. DOI: 10.5601/jelem. 2011.16.3.05
• Konecka-Betley K., Czępińska-Kamińska D., Janowska E. 1996. Black earths in the old alluvial landscape of the Kampinos Forest. Rocz. Glebozn., 47(3): 145-158. (in Polish)
• Konecka-Betley K., Czępińska-Kamińska D., Jankowska E. 1999. The alteration trends in the soil cover of the Kampinos National Park. Rocz. Glebozn., 50(4): 5-29. (in Polish)
• Łabaz B., Bogacz A., Cybula M. 2008. Humic substances of Phaeozems in Barycza Valley Landscape Park. Rocz. Glebozn., 59(3/4): 175-184. (in Polish)
• Łabaz B., Bogacz A., Żymełka R. 2010a. Humic substances and the properties of Umbrisols and Gleysols in the Milicz-Głogów Depression. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie, 10, 4(32): 113-128. (in Polish)
• Łabaz B., Bogacz A., Marczak M. 2010b. Humus of forest soils of the Barycza Valley Landscape Park. Zesz. Nauk. UP we Wrocławiu, Rolnictwo, 97(578): 59-73. (in Polish)
• Łabaz B., Bogacz A., Glina B. 2011. Content of plant-available forms of potassium and phosphorus and selected heavy metals in forest Phaeozems and Gleysols of the Barycza Valley Landscape Park. Rocz. Glebozn., 62(1): 104-110. (in Polish)
• Marcinek J., Komisarek J. 2004. Anthropogenic transformation of the Poznań Lake District soils due to intensive agricultural use. Wyd. AR, Poznań, pp. 118. (in Polish)
• Marek J. 1989. Heavy metals in the bottom sediments of rivers belonging to the Barycza catchment area. Wyd. Oddz. Dolnośl. Pol. Zrzesz. Inż. i Techn. Sanit., Ochrona Środ., 2(39): 31-34. (in Polish)
• Orzechowski M., Smólczyński S. 2010. Content of Ca, Mg, Na, K, P, Fe, Mn, Zn, Cu in soils developed from the Holocene deposits in north-eastern Poland. J. Elem., 15(1): 149-159. DOI: 2010.15.1.149-159.
• Polskie Towarzystwo Gleboznawcze 2009. Grain size composition of soils and mineral formation – PTG 2008. Rocz. Glebozn., 60 (2): 5-16. (in Polish)
• Ranoszek E. 1999. History and problems of conservation of the Milicz fish ponds. Prz. Przyr., 10(34): 173-182. (in Polish)

Uwagi

PL

Rekord w opracowaniu

Identyfikatory

DOI

10.5601/jelem.2014.19.1.606