The content of copper and nickel in Scots pine needles and soils of Słupsk urban area

• Autorzy: Parzych A. , Jonczak J.

Warianty tytułu

PL

Zawartość miedzi i niklu w glebie i igliwiu Pinus sylvestris L. na terenie miejskim

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the study was an assessment of Słupsk urban environmental contamination with copper and nickel based on concentrations of these metals in Scots pine (Pinus sylvestris L.) needles and associated soils. The contents of Cu and Ni were analyzed in 1- and 2-years-old needles and in 0-20 cm and 40-60 cm layers of soils. Plant and soil samples were collected in 2010 form 25 stands of different use-type: residential areas, city parks, vicinity of busy streets, industrial areas, vicinity of municipal landfill and sewage-treatment plant. The content of Cu and Ni was analyzed applying the atomic absorption spectrometry technique. We observed spatial variability in the concent of Cu and Ni both in the soils and in pine needles. Higher concentrations of these metals were noticed in 2-year-old needles, as compared to the 1-year-old. A slightly higher variability, depending on the age of needles, urban, industrial and traffic activity showed Ni (14-15%), as compared to Cu (11-14%). A lack of significant correlations between the contents of Cu and Ni in the soils and pine needles suggests a limited bioavailability of these elements in soils and their uptake from atmosphere. Their low availability can be a result of high soil pH due to by anthropogenic alkalization.

PL

Celem pracy była ocena zanieczyszczenia środowiska miejskiego Słupska miedzią i niklem na podstawie stężenia tych metali w glebie oraz w igliwiu sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris L.). Zawartość Cu i Ni analizowano w igłach 1-rocznych i 2-letnich oraz w warstwach gleby 0-20 cm i 40-60 cm. Próbki igliwia i gleby zostały pobrane do badań w 2010 roku ze stanowisk o zróżnicowanym charakterze użytkowania – tereny zabudowy mieszkaniowej, parki miejskie, sąsiedztwo ruchliwych ulic, zakładów przemysłowych, w pobliżu składowiska odpadów i oczyszczalni ścieków. Zawartość Cu i Ni analizowano techniką absorpcyjnej spektrometrii atomowej. Zarówno w igłach, jak i w glebie była ona zróżnicowana przestrzennie, z maksymalnymi wartościami na ogół w centrum miasta i w obrębie obszarów przemysłowych. Wyższe koncentracje zarówno Cu, jak i Ni odnotowano w igliwiu 2-letnim w porównaniu z 1-rocznym. Nieco większą zmienność w zależności od wieku igliwia, skoncentrowanej działalności miejskiej i przemysłowej oraz transportu wykazywał Ni (14-15%) w porównaniu do Cu (11-14%). Brak istotnych statystycznie korelacji pomiędzy zawartością Cu i Ni w glebach i igliwiu sugeruje ograniczoną biodostępność pierwiastków, wynikającą prawdopodobnie z antropogenicznej alkalizacji gleb.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Baltic Coastal Zone. Journal of Ecology and Protection of the Coastline
• Rocznik: 2014
• Tom: 18
• Opis fizyczny: p.25-37,fig.,ref.

Twórcy

autor

Parzych A.

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

autor

Jonczak J.

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

Bibliografia

• Arasimowicz M., 2009. Zawartość kadmu, ołowiu i niklu w glebie oraz szpilkach sosny zwyczajnej (Pinus silvestris L.) z terenu aglomeracji krakowskiej. (The content of cadmium, lead and nickel in the soil and needles of Pinus sylvestris L. from the Cracow area). Krakowska Konferencja Młodych Uczonych, 245-253, (in Polish).
• Bobowicz M.A., Korczyk A.F., 1994. Interpopulational variability of Pinus sylvestris L. in eight Polish localities expressed in morphological and anatomical traits of needles. Acta Societatis Botanicorum Poloniae, 63, 67-76.
• Brożek A., Zarembski A., 2011. Roczna ocena jakości powietrza w województwie pomorskim, Raport za rok 2010. (The annual assessment of air quality in Pomorskie, Report for the year 2010). WIOŚ, Gdańsk, (in Polish).
• Buszewski B., Jastrzębska A., Kowalkowski T., Górna-Binkul A., 2000. Monitoring of selected heavy metals uptake by plants and soils in the area of Toruń, Poland. Pol. J. Environ. Stud., 9, 6, 511-515.
• Čeburnis D., Steinnes E., 2000. Conifer needles as biomonitors of atmospheric heavy metal deposition: comparison with mosses and precipitation role of the canopy. Atmospheric Environ., 34, 4265-4271.
• Czarnowska K., 1996. Assessment of heavy metals in the rocks of the stem as background geochemical soil. Roczniki Gleboznawcze, 47, 43-50.
• Czubaszek R., Bartoszuk K., 2011. The content of heavy metals in soils depending on their distance from the street and land use. Civil and Environmental Engineering. Budownictwo i Inżynieria Środowiska, 2, 27-34.
• Dąbkowska-Naskręt H., Różański S., 2009. Forms connection Pb and Zn in urban soils in Bydgoszcz. Ochr. Środ. Zas. Nat., 41, 489-496.
• Dmuchowski W., Bytnerowicz A, 1995. Biomonitoring of the environmental pollution in Poland using chemical analysis of Scott pine (Pinus sylvestris L.) needles. Environ. Pollut., 87, 87-104.
• Fu H.H., Wang Y., Tian Y.L., 1996. Functions of nickel in plants. Plant Physiology Communications, 1, 45-49.
• Gambuś F., 1997. Intake of heavy metals by different plant species. Part II. The accumulation of heavy metals by plants. Acta Agraria, Series Agraria, 35, 31.
• Gruca-Królikowska S., Wacławek W., 2006. Metale w środowisku Część. II. Wpływ metali na rośliny. (Metals in the environment. Part. II. The influence of metals on plants). Chemia – Dydaktyka – Ekologia – Metrologia, 11, 1-2, 41-56, (in Polish).
• Grzebisz W., Cieśla L., Komisarek J., Potarzycki J., 2002. Geochemical assessment of heavy metals pollution of urban soils. Pol. J. Environ. Stud., 11, 5, 493-499.
• 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 Research Papers, 75(4), 331-341.
• Kabata-Pendias A., Pendias H., 1999. Biogeochemistry of trace elements. PWN, Warszawa.
• Kabata-Pendias A., Piotrowska M., Motowicka-Terelak T., Maliszewska-Kordybach B., Filipiak K., Krakowiak A., Pietruch C., 1995. Basis of assessment of chemical contamination of soils. Heavy metals, sulfur and WWA. Biblioteka Monitoringu Środowiska, Warszawa.
• Karczewska A., 2002. Heavy metals in soils polluted emissions from copper smelters-forms and solubility. Zesz. Nauk. AR Wrocław, 432, Rozp. CLXXXIV, Wrocław.
• Karczewska A., Bogda A., Wolszczak M., Gałka B., Szopka K., Kabała C., 2009. Miedź, ołów i cynk w glebach przemysłowej części osiedla Różanka we Wrocławiu. (Copper, lead and zinc in soils of industrial settlements Różanka in Wrocław). Ochr. Środ. Zas. Nat., 41, 516-522, (in Polish).
• Krauss H., Wilcke W., Zech W., 2000. Reactivity and bioavailability of PAHs and PCBs urban soils of Beyreuth. In: Proceedings First International Conference Soils of Urban, Industrial, Traffic and Mining Areas. (Eds) W. Burghardt and C. Dornauf, Essen 12-18, 657-661.
• Królak E., 2003. Accumulation of Zn, Cu, Pb and Cd by dandelion (Taraxacum officinale Web.) in environments with various degrees of metallic contamination. Pol. J. Environ. Stud., 12, 6, 713-721.
• Kukkola E., Rautio P., Huttunen S., 2000. Stress indications in copper- and nickel-exposed Scots pine seedlings. Env. and Exp. Bot., 43(3),197-201.
• Kusza G., Ciesielczuk T., Gołuchowska B., 2009. The content of heavy metals in the soils of areas adjacent to the cement industry plants in Opole. Ochr. Środ. Zas. Nat., 40, 70-75.
• Lamppu J., Huttunen S., 2000. Relations between Scott pine needle element concentrations and decreased needle longevity along pollution gradients. Environ. Pollut., 122, 119-126.
• Lehndorff E., Schwark L., 2008. Accumulation histories of major and trace elements on pine needles in the cologne conurbation as function of air quality, Atmospheric Environ., 42, 833-845.
• Lis J., Pasieczna A., 1995. Geochemical Atlas of Poland. Państ. Inst. Geol., Warszawa. Malzahn E., 2002. Igły sosny zwyczajnej jako bioindykator zagrożeń środowiska leśnego Puszczy Białowieskiej. (Scots pine needles as a bioindicator of environmental hazards forest Białowieża Forest). Biul. Monit. Przyr., 1, 19-31, (in Polish).
• Martinez C.E., Motto H.L., 2000. Solubility of lead, zinc and copper added to mineral soils. Environ. Pollut., 170, 153-158.
• McAlister J.J., Smith B.J., Török A., 2006. Element partitioning and potential mobility within surface dusts on buildings in a polluted urban environment. Budapest. Atmospheric Environ., 40, 6780-6790.
• Migaszewski Z.M., Gałuszka A., 1997. Wykorzystanie sosny w badaniach bioindykacyjnych. (The use of pine in the study bioindicative). Przegl. Geol., 4, 403-407, (in Polish).
• Ostrowska A., Gawliński S., Szczubiałka Z., 1991. Metody analizy i oceny właściwości gleb i roślin. (Methods of analysis and evaluation of the properties of soils and plants). Instytut Ochrony Środowiska, Warszawa, (in Polish).
• Ostrowska A., Porębska G., 2002. Skład chemiczny roślin, jego interpretacja i wykorzystanie w ochronie środowiska. (The chemical composition of the plant, its interpretation and use of environmental protection). Instyt. Ochr. Środ., Warszawa, (in Polish).
• Pasieczna A., 2003. Atlas of urban soils contamination in Poland. PIG, Warszawa, (in Polish).
• Rautio P., Fürst A., Stefan K., Raitio H., Bartels U., 2010. Sampling and analysis of needles and leaves. Manual Part XII. In: Manual and methods and criteria for harmonized sampling, assessment, monitoring and analysis of the effects of air pollution on forests. UNECE ICP Forest Programme Coordinating Centre, Hamburg.
• Rooney P.C., Zhao F.J., McGrath P.S., 2007. Phytotoxicity of nickel in a range of European soils: Influence of soil properties on Ni solubility and speciation. Environ. Pollution., 145, 596-605.
• Rostański A., 1997. Zawartość metali ciężkich w glebie i rośliny z otoczenia niektórych emitorów zanieczyszczeń na Górnym Śląsku. (The content of heavy metals in soil and plants from the environment some emitters of pollutants in Upper Silesia). Arch. Ochr. Środ., 23(3-4), 181-189, (in Polish).
• Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 9 września 2002 roku w sprawie standardów jakości gleby oraz standardów jakości ziemi. (Regulation of the Minister of the Environment of 9 September 2002 on soil quality standards and ground quality standards). DzU z 2002 r., Nr 165, poz. 1359, (in Polish).
• Rusek A., Kabała C., Drozdowska J., 2005. Concentrations of lead, zinc and copper in several types of forest floor at the Lower Silesia region. Roczn. Glebozn., 56(1/2), 137-146, (in Polish).
• Sawidis T., Chettri M.K., Papaioannou A., Zacgariadis G., Stratis J., 2001. A study of metal distribution from lignite fuels using trees as biological monitors. Ecotoxicology and Environ. Safety, 48, 27-35.
• Selim M., Sparks D.L., 2001. Heavy Metals Release in Soils. CRC Press, Boca Raton, FL. Szwalec A., Mundała P., 2012. Contents of Cd, Pb, Zn and Cu in soil of selected parks of city of Kraków. Ochr. Środ. Zas. Nat., 53, 63-72.
• Świercz A., 2006: Suitability of pine bark to evaluate pollution caused by cement-lime dust. J. of Forest Science, 52, 93-98.
• Świercz A., 2003. Zawartość pierwiastków metalicznych w glebie, igliwiu i korze sosny po zmniejszeniu imisji alkalicznej. (The content of metallic elements in the soil, pine needles and bark decreased alkaline immission). Regionalny Monitoring Przyrodniczy, 4, 107-113, (in Polish).
• Takáč P., Szabová T., Kozáková L., Benková M., 2009. Heavy metals and their bioavailability from soils in the long-term polluted Central Spis region of SR. Plant, Soil and Environ., 55, 4, 167-172.
• Toribio M., Romania J., 2006. Leaching of heavy metals (Cu, Ni and Zn) and organic matter after sewage sludge application to Mediterranean forest soils. Science of the Total Environ., 363, 11-21.
• Trupschun A., Anke M., Muller M., Illig-Gunther M., Hartmann E., 1997a. Reproduction toxicology of nickel, 1st communication: effect of excessive nickel amounts on magnesium content of organs and tissues, Mengen und Spurenelemente, 17, 699-705.
• Trupschuh A., Anke M., Muller M., Illig-Gunther M., Hartmann E., 1997b. Reproduction toxicology of nickel, 2nd communication: effect of excessive nickel amounts on manganese content of organs and tissues, Mengen und Spurenelemente, 17, 706-712.
• Urbaniak L., 2009. Badania porównawcze cech morfologicznych igieł populacji Pinus sylvestris L. z terenów Wielkopolskiego i Słowińskiego Parku Narodowego oraz Borów Tucholskich. W: Wielkopolski Park Narodowy w badaniach przyrodniczych. (A comparative study of morphological characteristics of the population needles of Pinus sylvestris L. from the area of Wielkopolska and Slowinski National Park and Tuchola Forest. In: Wielkopolski National Park in natural studies). (Eds) B. Walna, L. Kaczmarek M., Lorenc, R. Dondajewska, Wyd. UAM, Poznań-Jeziory, 135-142, (in Polish).
• Urbaniak L., Karliński L., Popielarz R., 2003. Variation of morphological needle characters of Scots pine (Pinus sylvestris L.) populations in different habitats. Acta Societatis Botanicorum Poloniae, 72, 37-44.
• Yang Y., Peterson E., Cambell C., 2001. Accumulation of heavy metals in urban soils and impacts on microorganism. Huan Jing Ke Xue, 22, 3, 44-48.
• Yilmaz S., Zengin M., 2003. Monitoring environmental pollution in Erzurum by chemical analysis of Scots pine (Pinus sylvestris L.) needles. Environ. Internat., 29, 1041-1047.