Rola materii organicznej w procesach akumulacji trwałych zanieczyszczeń organicznych (TZO) w glebach

• Autorzy: Ukalska-Jaruga A. , Smreczak B. , Klimkowicz-Pawlas A. , Maliszewska-Kordybach B.

Warianty tytułu

EN

The role of soil organic matter in accumulation processes of persistent organic pollutants (POPs) in soils

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Materia organiczna (MO) stanowi główny składnik gleb, który wpływa na procesy związane z przemianami trwałych zanieczyszczeń organicznych (TZO). Przebieg tych procesów zależy od czynników glebowych i klimatycznych oraz właściwości związków. Podział zanieczyszczeń pomiędzy fazę stałą i ciekłą gleb, sorpcja/desorpcja, sekwestracja, starzenie się zanieczyszczeń oraz tworzenie się pozostałości związanej powodują, że związki o właściwościach hydrofobowych są zatrzymywane w glebach. Celem pracy było przedstawienie obecnego stanu wiedzy na temat udziału materii organicznej w akumulacji trwałych zanieczyszczeń organicznych w glebach. Praca zawiera wybrane defi nicje i podziały materii organicznej z uwzględnieniem źródeł pochodzenia materiału organicznego oraz opis procesów, które zachodzą w układzie MO-TZO. W szerszym zakresie przedstawiono rolę, jaką w akumulacji zanieczyszczeń organicznych pełni próchnica, rozpuszczalna materia organiczna i frakcja czarnego węgla. W opracowaniu zostały również poruszone problemy skutków środowiskowych wynikających z nagromadzenia się w glebach trwałych zanieczyszczeń organicznych.

EN

Organic matter (OM) is the main component of soils, which affects transformation processes of persistent organic pollutants (POPs). The rate of these processes depends on soil and climatic factors and properties of compounds. Distribution of pollutants between solid and the liquid soil phases, sorption/desorption processes, sequestration, aging of pollutants and formation of bound residues, causes retention compounds with hydrophobic properties in soils. The aim of the study was to summarize the state of knowledge on the participation of organic matter in the accumulation of persistent organic pollutants in soils. The work includes defi nitions and characteristic of various organic matter fractions as regards the origin of organic materials and description of processes in the OM-POPs system. The detailed description of the role of humus, dissolved organic matter and black carbon in the accumulation of organic pollutants have been shown. The paper also described problems of environmental impacts arising from the accumulation of persistent organic pollutants in soils.

Słowa kluczowe

PL

gleby; materia organiczna; zanieczyszczenia gleb; zanieczyszczenia organiczne; akumulacja; biodostepnosc

• Wydawca: -
• Czasopismo: Polish Journal of Agronomy
• Rocznik: 2015
• Numer: 20
• Opis fizyczny: s.15-23,bibliogr.

Twórcy

autor

Ukalska-Jaruga A.

• Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, ul.Czartoryskich 8, 24-100 Puławy

autor

Smreczak B.

• Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, ul.Czartoryskich 8, 24-100 Puławy

autor

Klimkowicz-Pawlas A.

• Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, ul.Czartoryskich 8, 24-100 Puławy

autor

Maliszewska-Kordybach B.

• Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, ul.Czartoryskich 8, 24-100 Puławy

Bibliografia

• Alexander M., 2000. Aging, bioavailability, and overestimation of risk from environmental pollutants. Environmental Science and Technology, 34: 4259-4265.
• Allen-King R., Grathwohl P., Ball W. , 2002. New modeling paradigms for the sorption of hydrophobic organic chemicals to heterogenous carbonaceous matter in soils, sediments and rocks. Advances in Water Resources, 25: 985-1016.
• Baldock J., Nelson P., 2000. Soil organic matter. Handbook of soil science. Taylor and Francis Group, Boca Raton London New York, B: 25-72.
• Bednarek R., Dziadowiec H., Pokojska U., Prusinkiewicz Z., 2005. Badania ekotoksykologiczno-gleboznawcze. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, s. 21-25.
• Bogan B.W., Sullivan W., 2003. Physicochemical soil parameters affecting sequestration and mycobacterial biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons in soil. Chemosphere, 52: 1717-1726.
• Cornelissen G., Kukulska Z., Kalaitzidis S., Christanis K., Gustafsson O., 2004. Relations between environmental black carbon sorption and geochemical sorbent characteristics. Environmental Science and Technology, 38: 3632-3640.
• Cornelissen G., Gustafsson O., Bucheli T., Jonker M., Koelmans A., van Noort P., 2005. Extensive sorption of organic compounds to black carbon, coal, and kerogen in sedimentsand soils: mechanisms and consequences for distribution, bioaccumulation, and biodegradation. Environmental Science and Technology, 39: 6881-6895.
• Ding G., Rice J., 2011. Effect of lipids on sorption/desorption hysteresis in natural organic matter. Chemosphere, 84: 519-526.
• Ehlers G., Loibner A., 2006. Linking organic pollutant (bio) availability with geosorbent properties and biomimetic methodology: a review of geosorbent characterisation and (bio) availability prediction. Environmental Pollution, 141: 494-512.
• Flores-Cespedes F., Fernandez-Perez M., Villafranca-Sanchez M., Gonzalez-Pradas E., 2006. Cosorption study of organic pollutants and dissolved organic matter in a soil. Environmental Pollution, 142: 449-456.
• Frankki S., 2006. Association of organic compounds to dissolved and particulate natural organic matter in soils. Doctoral thesis. Swedish University of Agricultural Sciences, Umeå, Acta Universitatis agriculturae Sueciae, 52: 1652-6880.
• Gonet S., 2007. Ochrona zasobów materii organicznej. ss. 7-29. W: Rola materii organicznej w środowisku; Markiewicz M., PTSH, Wrocław.
• Gonet S., Smal H., Chojnicki J., 2015. Właściwości chemiczne gleb. Gleboznawstwo, PWN, ss. 189-200.
• Haynes R., 2005. Labile organic matter fractions as central components of the quality of agricultural soils: an overview. Advances in Agronomy, 85: 221-268.
• Huang W., Peng P., Yu Z., Fu J., 2003. Effects of organic matter heterogeneity on sorption and desorption of organic contaminants by soils and sediments. Applied Geochemistry, 18: 955-972.
• Ilnicki P., 2002. Torfowiska i torf. Wydawnictwo Akademii Rolniczej w Poznaniu, 606 ss.
• Karavanova E., 2013. Dissolved organic matter: Fractional composition and sorbability by the soil solid phase (Review of literature). Eurasian Soil Science, 46(8): 833-844.
• Klimkowicz-Pawlas A. Wykorzystanie procedur ryzyka ekologicznego do oceny funkcji retencyjnej gleb w stosunku do zanieczyszczeń chemicznych. Raport z tematu badawczego realizowanego w ramach działalności statutowej, IUNG-PIB, 2013.
• Kögel-Knabner I., Totsche K.U., 1998. Infl uence of dissolved and colloidal phase humic substances on the transport of hydrophobic organic contaminants in soils. Physics and Chemistry of the Earth, 23: 179-185.
• Komunikat Komisji z dnia 22 września 2006 r. Strategia tematyczna w dziedzinie ochrony gleby, COM (2006) 231 wersja ostateczna.
• Limousin G., Gaudet J., Charlet L., Szenknect S., Barthes V., Krimissa M., 2007. Sorption isotherms: A review on physical bases, modeling and measurement. Applied Geochemistry, 22: 249-275.
• Lu Y., Pignatello J., 2002. Demonstration of the “conditioning effect” in soil organic matter in support of a pore deformation mechanism for sorption hysteresis. Environmental Science and Technology, 36: 4553-4561.
• Luthy R., Aiken G., Brusseau M., Cunningham S., Gschwend P., Pignatello J., Reinhard M., Traina S., Weber Jr W., Westall J., 1997. Sequestration of hydrophobic organic contaminants by geosorbents. Environmental Science and Technology, 31: 3341-3347.
• Mackay A., Gschwend P., 2001. Enhanced concentrations of PAHs in groundwater at a coal tar site. Environmental Science and Technology, 35: 1320-1328.
• Maliszewska-Kordybach B., Klimkowicz-Pawlas A., Smreczak B., 2010. Relationship between the properties of mineral soils and the level of accumulation of persistent organic contaminants; example of polycyclic aromatic hydrocarbons. ss. 345-358. W: Physical, Chemical and Biological Process in Soils; ed.: Szajdak L.W., Karabanov A.K. The committee on land Reclamation and Agricultural Environment Engineering, Polish Academy of Science.
• Maliszewska-Kordybach B., Smreczak B., 2000. Ecotoxicological activity of soils polluted with polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) - effect on plants. Environmental Technology, 21: 1099-1110.
• Maliszewska-Kordybach B., Smreczak B., Klimkowicz-Pawlas A., 2009. Effects of anthropopressure and soil properties on the accumulation of polycyclic aromatic hydrocarbons in the upper layer of soils in selected regions of Poland. Applied Geochemistry, 24: 1918-1926.
• Maliszewska-Kordybach B., 1993. Trwałość wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w glebie. Rozprawa habilitacyjna. Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa, Puławy.
• Marriott E., Wander M., 2006. Qualitative and quantitative differences in particulate organic matter fractions in organic and conventional farming systems. Soil Biology and Biochemistry, 38: 1527-1536.
• Nam J., Gustafsson O., Kurt-Karakus P., Breivik K., Steinnes E., Jones K., 2008. Relationships between organic matter, black carbon and persistent organic pollutants in European background soils: Implications for sources and environmental fate. Environmental Pollution, 156: 809-817.
• Ni J., Luo Y., Wei R., Li X., 2008. Distribution patterns of polycyclic aromatic hydrocarbons among different organic carbon fractions of polluted agricultural soils. Geoderma, 146: 277-282.
• Oleszczuk P., 2007a. Biodostępność i bioakumulacja hydrofobowych zanieczyszczeń organicznych. Cześć I. Sorpcja zanieczyszczeń oraz czynniki wpływające na ten proces. Biotechnologia, 76: 26-39.
• Oleszczuk P., 2007b. Zanieczyszczenia organiczne w glebach użyźnianych osadami ściekowymi. Część II: Losy zanieczyszczeń w glebie. Ecological Chemistry and Engineering A, 14: 185-198.
• Pastuszko A., 2007. Substancja organiczna w glebach. Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych, 30: 83-98.
• Pignatello J., 1998. Soil organic matter as a nanoporous sorbent of organic pollutants. Advances in Colloid and Interface Science, 77-78: 445-467.
• Pignatello J., 2012. Dynamic interactions of natural organic matter and organic compounds. Journal of Soils and Sediments, 12: 1241-1256.
• Pignatello J., Xing B., 1995. Mechanisms of slow sorption of organic chemicals to natural particles. Environmental Science and Technology, 30: 1-11.
• Rezolucja Parlamentu Europejskiego z dnia 13 listopada 2007 r. w sprawie strategii tematycznej w dziedzinie ochrony gleby (2006/2293(INI)).P6_TA(2007)0504.
• Richnow H., Annweiler E., Fritsche W., Kästner M., 1999. Organic pollutants associated with macromolecular soil organic matter and the formation of bound residues. ss. 297-326. W: Bioavailability of organic xenobiotics in the environment; Practical consequences for the environment; ed.: Baveye Ph., Block J.-C., Goncharuk V.V., NATO ASI Series, vol. 64.
• Sander M., Pignatello J., 2005. Characterization of charcoal adsorption sites for aromatic compounds: insights drawn from single-solute and bi-solute competitive experiments. Environmental Science and Technology, 39: 1606-1615.
• Schaumann G.E., 2006a. Soil organic matter beyond molecular structure Part I: Macromolecular and supramolecular characteristics. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 169: 145-156.
• Schaumann G.E., 2006b. Soil organic matter beyond molecular structure Part II: Amorphous nature and physical aging. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 169: 157-167.
• Schulten H., Leinweber P., 2000. New insights into organicmineral particles: composition, properties and models of molecular structure. Biology and Fertility of Soils, 30: 399-432.
• Smreczak B., Klimkowicz-Pawlas A., Maliszewska-Kordybach B., 2013. Biodostępność trwałych zanieczyszczeń organicznych (TZO) w glebach. Studia i Raporty IUNG-PIB, 35(9): 137-155.
• Smreczak B., 2011. Ocena zawartości trwałych zanieczyszczeń chloroorganicznych w gruntach ornych Polski. Raport końcowy z realizacji tematu statutowego. IUNG-PIB, Puławy.
• Song J., Peng P., Huang W., 2002. Black carbon and kerogen in soils and sediments. 1. Quantifi cation and characterization. Environmental Science and Technology, 36: 3960-3967.
• Sweetman A., Valle M., Prevedouros K., Jones K., 2005. The role of soil organic carbon in the global cycling of persistent organic pollutants (POPs): interpreting and modelling fi eld data. Chemosphere, 60: 959-972.
• Terelak H., Stuczyński T., Motowicka-Terelak T., Maliszewska- Kordybach B., Pietruch Cz., 2008. Monitoring chemizmu gleb ornych Polski w latach 2005-2007. Raport. Biblioteka Monitoringu Środowiska, Warszawa.
• Wander M., 2004. Soil organic matter fractions and their relevance to soil function. ss. 67- 102. W: Soil Organic Matter in Sustainable Agriculture; Magdoff F., Weil R., CRC Press, Boca Raton.
• Xing B., Pignatello J., 1997. Dual-mode sorption of low-polarity compounds in glassy poly(vinyl chloride) and soil organic matter. Environmental Science and Technology, 31: 792-799.
• Yang Y., Zhang N., Xue M., Tao S., 2010. Impact of soil organic matter on the distribution of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in soils. Environmental Pollution, 158: 2170- 2174.
• Zbytniewski R., Buszewski B., 2010. Sorption of pesticides in soil and compost. Polish Journal of Environmental Study, 11: 179-184.
• Zhang N., Yang Y., Tao S., Liu Y., Shi K.-L., 2011. Sequestration of organochlorine pesticides in soils of distinct organic carbon content. Environmental Pollution, 159: 700-705.
• Zsolnay A., 2003. Dissolved organic matter: artefacts, defi nitions, and functions. Geoderma, 113: 187-209.